BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DƢƠNG THỊ BẮC KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỂ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHÁY TRONG CÁC LÒ CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật nhiệt Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DƢƠNG THỊ BẮC KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỂ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHÁY TRONG CÁC LÒ CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật nhiệt NGƢỜI HƢỚNG DẪN: PGS TS TRẦN GIA MỸ Hà Nội – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn PGS TS Trần Gia Mỹ Các kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình Tác giả luận văn Dƣơng Thị Bắc i MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHÁY 1.1 Cơ sở lý thuyết cháy nhiên liệu lỏng 1.1.1 Sự cháy nhiên liệu lỏng 1.1.2 Các trình cháy nhiên liệu lỏng 1.1.3 Ngọn lửa dầu 1.2 Cơ sở lý thuyết cháy nhiên liệu rắn 1.2.1 Sự cháy nhiên liệu rắn 1.2.2 Đặc điểm cháy than 1.3 Cân nhiệt lò lƣợng tiêu hao nhiên liệu 11 1.3.1 Các khoản nhiệt cấp vào lò 18 1.3.2 Các khoản nhiệt chi lò 12 1.3.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu 14 Chƣơng THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG TRONG MỘT SỐ LÒ VÀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT CÔNG NGHIỆP 15 2.1 Tổng quan tình hình lƣợng 15 2.1.1 Tình hình lượng giới 15 2.1.2 Tình hình lượng Việt Nam 15 2.2 Sử dụng lƣợng lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp 16 2.2.1.Đặc điểm kết cấu lò công nghiệp hệ thống cấp nhiệt công nghiệp 17 2.2.2 Các yêu cầu lò công nghiệp 17 2.2.3 Các hướng để tiết kiệm lượng lò công nghiệp hệ thống cấp nhiệt công nghiệp 20 2.3 Khảo sát lò công nghiệp hệ thống cấp nhiệt công nghiệp 23 2.3.1 Lò nung gạch tuynel đốt than 23 2.3.2 Bể mạ kẽm đốt dầu 26 Chƣơng ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG TRONG LÒ VÀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT CÔNG NGHIỆP ĐƢỢC KHẢO SÁT ii 3.1 Lò nung gạch tuynel đốt than 31 3.1.1 Tính toán cháy than cám 31 3.1.2 Tính toán cân nhiệt 36 3.1.3 Lượng tiêu hao than 44 3.2 Bể mạ kẽm đốt dầu 46 3.2.1 Tính toán cháy dầu DO 46 3.2.2 Tính cân nhiệt cho bể mạ 49 3.2.3 Lượng tiêu hao dầu 56 Chƣơng CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHÁY TRONG LÒ VÀ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT ĐƢỢC KHẢO SÁT 59 4.1 Lò nung gạch tuynel 59 4.1.1 Tăng cường cách nhiệt vùng nung 59 4.1.2 Đốt than mỏ đốt 61 4.1.3 Xác định kích thước mỏ đốt than 64 4.2 Bể mạ kẽm 67 4.2.1 Ống xạ 68 4.2.2 Tính cân nhiệt cho bể mạ 69 4.2.3 Xác định công suất số lượng ống xạ 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 Kết luận 75 Kiến nghị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 77 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Quá trình cháy bụi dầu Hình Vùng phản ứng quanh giọt dầu Hình Ổn định lửa cách phun dầu vào vùng hồi lưu Hình Diễn biến phản ứng hạt cacbon cháy Hình Biểu đồ nguồn lượng 15 Hình 2 Các lĩnh vực sử dụng lượng Việt Nam giai đoạn 2010 – 2030 16 Hình Sự phụ thuộc hiệu suất nhiệt vào nhiệt độ khói thải hệ số không khí 21 Hình Sơ đồ lò tuynel 24 Hình chế độ nhiệt độ lò nung tuynel 24 Hình cách xếp gạch xe goòng 25 Hình Cấu tạo tường lò 25 Hình Xe goòng xếp liệu xí nghiệp gạch Cam Thượng 26 Hình Mạ kẽm nhà máy chế tạo KCT Yên Thường 28 Hình 10 Chế độ nhiệt độ trình nấu kẽm 28 Hình 11 Thể xây bể mạ 27 Hình 12 Sơ đồ bể mạ kẽm 30 Hình Tường lò trước sau tăng cường cách nhiệt 61 Hình Sơ đồ hệ thống đốt than mỏ đốt 61 Hình Kết cấu mỏ đốt than bụi 67 Hình 4 Sơ đồ bố trí xe goòng mỏ đốt lò nung tuynel 67 Hình Ống hình chữ U 68 Hình Sơ đồ bố trí ống sạ bể mạ kẽm 74 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thời gian cháy giọt đám sương Bảng Tổng hợp khả khai thác than đến năm 2030 [12] 15 Bảng 2 Khai thác dầu thô đến năm 2025 [12] 16 Bảng Thành phần sử dụng than [5] 23 Bảng Thể xây lớp vật liệu lò nung gạch tuynel 25 Bảng Thành phần dầu DO [15] 29 iv Bảng Bảng tính cháy than 33 Bảng Bảng cân khối lượng 34 Bảng 3 Nhiệt độ làm việc vùng lò 36 Bảng Bảng cân lượng 45 Bảng Bảng tính cháy dầu 47 Bảng Bảng cân khối lượng 48 Bảng Nhiệt độ làm việc giai đoạn bể mạ 50 Bảng Lượng nhiệt nấu chảy kẽm mạ sản phẩm 51 Bảng Lượng nhiệt tổn thất xạ 53 Bảng 10 Lượng nhiệt tổn thất qua tường bể mạ giai đoạn 55 Bảng 11 Lượng nhiệt tổn thất qua đáy thể xây bể mạ 56 Bảng 12 Lượng tiêu hao dầu bể mạ qua giai đoạn 56 Bảng 13 Bảng cân lượng 57 Bảng 14 Lượng dầu cần bổ sung cho giai đoạn bể mạ 58 Bảng Lượng nhiệt cấp cho giai đoạn bể mạ 70 Bảng Lượng nhiệt tổn thất qua nắp bể mạ 72 Bảng Lượng nhiệt tổn thất qua thể xây bể mạ 72 Bảng 4 Lượng tiêu hao dầu sử dụng ống xạ 73 v MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Năng lƣợng yếu tố quan trọng cho phát triển xã hội kinh tế Trong tƣơng lai, nguồn nhiên liệu hóa thạch nhƣ than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên cạn kiệt, đồng thời sử dụng nguồn nhiên liệu gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng Vì việc sử dụng tiết kiệm hiệu nguồn nhiên liệu ƣu tiên quan trọng sách lƣợng quốc gia Ngày việc sử dụng nguồn nhiên liệu lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp ngày tăng Việc sử dụng tiết kiệm nhiên liệu lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp góp phần giảm chi phí sản xuất, tăng tính cạnh tranh, tăng lợi nhuận mà đáp ứng nhu cầu sử dụng lƣợng ngày cao, đồng thời giảm phát thải chất độc hại, khai thác hợp lý nguồn nhiên liệu, thực phát triển kinh tế - xã hội bền vững Vì lý thực đề tài: Khảo sát, đánh giá đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cháy lò công nghiệp 2.Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tƣợng Đối tƣợng nghiên cứu lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp, cụ thể lò nung gạch tuynel xí nghiệp gạch Cam Thƣợng Ba Vì - Hà Nội bể mạ kẽm nhà máy chế tạo KCT Yên Thƣờng Đông Anh - Hà Nội 2.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trình cháy nhiên liệu hiệu sử dụng nhiên liệu để thực mục đích công nghệ lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp Trong khuôn khổ luận văn đƣợc giao nhiệm vụ tìm hiểu lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp đốt nhiên liệu rắn lỏng 3.Mục đích nghiên cứu Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cháy nhằm tiết kiệm nhiên liệu cho lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp Phƣơng pháp nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với thu thập số liệu thực tế: đánh giá đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cháy sở lý thuyết cháy số liệu thu thập từ thực tế vận hành lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp Nội dung Luận văn bao gồm nội dung sau đây, với nội dung đƣợc trình bày thành chƣơng: - Cơ sở lý thuyết cháy - Thực trạng sử dụng lƣợng lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp - Đánh giá hiệu sử dụng lƣợng lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp đƣợc khảo sát - Các giải pháp nâng cao hiệu cháy lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp đƣợc khảo sát Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHÁY 1.1 Cơ sở lý thuyết cháy nhiên liệu lỏng 1.1.1 Sự cháy nhiên liệu lỏng Quá trình cháy nhiên liệu lỏng (chủ yếu loại dầu) vừa trình cháy dị thể, vừa trình cháy đồng thể Để đốt cháy nhiên liệu lỏng cần phải tách nhiên liệu thành hạt nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc nhiên liệu không khí, trình đƣợc gọi trình biến bụi Khi biến bụi diện tích bề mặt tiếp xúc với chất oxy hóa tăng lên nhiều bậc trình bay diễn nhanh chóng Quá trình cháy hạt bụi dầu xảy theo giai đoạn sau: - Biến nhiên liệu lỏng thành giọt riêng biệt - Hòa trộn bụi dầu không khí - Hỗn hợp đƣợc sấy nóng bụi dầu bốc - Phân hủy hợp chất hydrocacbon - Xảy phản ứng cháy Hình 1 Quá trình cháy bụi dầu 1- giọt dầu, 2- vùng dầu, 3- vùng xảy phản ứng cháy 1.1.2 Các trình cháy nhiên liệu lỏng a Cháy giọt riêng biệt Sự cháy giọt riêng biệt, cố định môi trƣờng yên tĩnh đƣợc nghiên cứu cách treo đối tƣợng nghiên cứu lên sợi thạch anh lò Lò chứa khí có thành phần nhiệt độ biết Khi trình bay đƣợc tăng nhanh nhờ nhiệt độ cấp từ không khí tới giọt Hơi khuếch tán khỏi giọt, hỗn hợp với không khí bắt lửa đạt thành phần nhiệt độ xác định Trong không khí Qchi = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 443311.8 + 60.02*B + 542.43*B+905.3*B+814.9*B + 49935.1 = 493246.9 + 2323.65*B, W Vậy lƣợng tiêu hao than giờ: B = 95.57 kg/h Qua khảo sát thực tế xí nghiệp đốt theo phƣơng pháp thủ công tra than từ lò xuống vùng nung sử dụng hết 120kg/h, đốt than mỏ đốt tăng cƣờng cách nhiệt vùng nung sử dụng hết 95.57 kg/h Vậy xí nghiệp tiết kiệm đƣợc 24.4 kg than 4.1.3 Xác định kích thước mỏ đốt than  Thông số tính toán Chiều dài vùng nung 18 m, gồm xe goòng, khoảng cách gạch xe goòng 300 mm Bố trí mỏ đốt than tƣờng bên lò than đƣợc đốt không gian xe goòng Chọn số mỏ đốt than Khi lƣợng than cấp mỏ đốt là: B‟ = 95.57/8 = 11.9 kg/h Chọn B‟ = 12 kg/h, khối lƣợng nhiên liệu sử dụng giờ: 12 * = 96 kg/h Khối lƣợng riêng than ρ = 2000 kg/m3 = g/cm3 Kích thƣớc hạt than d = 0.07 mm Các số liệu phục vụ tính toán khác nhƣ Qtd, Ln, Vα có chƣơng mục 3.1  Lƣợng tiêu hao không khí cho đợt Lƣợng không khí cấp vào lò đƣợc chia làm hai đợt, đợt 25% đợt 75% Vậy: Lƣợng tiêu hao không khí cấp Ln1 = 0.25 *7.8848 = 1.97 m3/kg Lƣợng tiêu hao không khí cấp Ln2 = 7.8848 – 1.97 = 5.9148 m3/kg  Tính đƣờng kính miệng ống phun hỗn hợp bụi than không khí cấp Tốc độ hỗn hợp không khí bụi than qua miệng phun mỏ đốt, chọn ωp1 = 20 m/s [1] Thể tích hỗn hợp không khí bụi than qua miệng mỏ phun [2]: 64 A B ' * Ln1 12*1.97   0.006m3 / s 3600 3600 Đƣờng kính miệng mỏ phun [2] dm   4A * 0.006   0.02m  *  p1 3.14 * 20 Thời gian cháy hạt bụi than sau bắt lửa [2]:  Qtd * m ,s f *I Trong đó: I - cƣờng độ nhiệt hạt than, I = 80 W/cm2 [3] f - diện tích bề mặt hạt than, cm2 m - khối lƣợng hạt than, gam Coi hạt than hình cầu có: f = π*d2 m = π*d3*ρ/6 Vậy thời gian cháy hạt than sau bắt lửa:  Qtd *  * d *  23259.93*0.007 *   0.7 giây *80 * * d * I  Chiều dài lửa Đoạn đƣờng để hạt than bắt lửa đƣợc xác định theo công thức [2]: d   p1  0.02  20  l m   1      0.05m  u    2 Trong đó: u – tốc độ bắt lửa , chọn u = m/s [2] Đoạn đƣờng mà hạt than chuyển động đƣợc thời gian 0,7 giây đƣợc xác định theo công thức [2]:  6dm  p1  l2 (  18dm2 ) 6 p1.dm Thay giá trị biết có 0.7  l2 6*0.02  (  18*0.022 )  l  1.82m 20 6* 20*0.02 65 Chiều dài lửa tính thêm đoạn đƣờng bắt lửa L = l + l1 = 1.82 + 0.05 = 1.87 m  Thể tích buồng lửa đốt than bụi Thể tích buồng lửa đƣợc xác định theo công thức [2] B, * V  Vbl  (1   t ) , m3 3600 Trong đó: β - hệ số nở thể tích khí, β = 1/273 t - nhiệt độ cháy thực tế than, 0C Vậy: Vbl  12*8.0362 1145.2 (1  )*0.7  0.097m3 3600 273 Thực tế buồng đốt lúc đƣợc điền đầy khí Do đó: Vbltt = Kcp * Vbl, m3 Trong đó: Kcp - số cho phép, Kcp = 1.5 ÷ 2, chọn Kcp = [2] Vậy: Vbltt = *0.097 = 0.194 m3 Khoảng cách gạch xe goòng 300 mm, chiều rộng vùng nung lò 2200 mm, chiều cao tính từ bề mặt xe goòng đến lò 2040 mm, chọn kích thƣớc buồng lửa 300 x 2200 x 2040 mm * Miệng phun không khí đợt 2: Diện tích miệng phun không khí đợt đƣợc xác định theo công thức [2]: Fkk  B * Ln , m2 3600* kk Trong đó: ωkk - vận tốc không khí khỏi miệng phun, chọn ωkk = 20 m/s [2] Vậy: Fkk  12*5.9148  0.0009m2 3600*20 Đƣờng kính miệng phun không khí đợt 2: d kk  * Fkk   * 0.0009  0.033m 3.14 Kết cấu mỏ đốt sơ đồ bố trí đƣợc thể hình 4.3 4.4 66 Ø 380 Ø 270 365 900 450 Hình Kết cấu mỏ đốt than bụi Ống dẫn hỗn hợp than không khí cấp Cánh tạo xoáy Ống dẫn không khí cấp Cơ cấu điều chỉnh không khí đợt 900 1760 300 600 2040 2640 280 18000 Mỏ đốt 100 a Xe goòng 100 2200 300 Mỏ đốt Quạt Hệ thống cấp than 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 Đường ống cấp than không khí cấp Đường ống dẫn không khí cấp b Hình 4 Sơ đồ bố trí xe goòng mỏ đốt lò nung tuynel a Sơ đồ bố trí xe goòng, b Sơ đồ bố trí mỏ đốt 4.2 Bể mạ kẽm Theo kết khảo sát tính toán cân nhiệt bể mạ kẽm tiêu tốn 12.68 lít dầu Bể mạ kẽm có hai mỏ đốt đƣợc bố trí đầu lò, thực 67 nấu chảy kẽm bể mạ không đƣợc làm kín bề mặt, nên lƣợng nhiệt tổn thất xạ qua bề mặt tƣơng đối lớn (15.2%) Vậy áp dụng giải pháp nâng cao hiệu cháy cho bể mạ kẽm nhƣ sau: - Sử dụng ống xạ để thực trình đốt dầu - Làm kín bề mặt bể mạ trình nấu chảy kẽm với kết cấu nắp bể mạ nhƣ sau: nắp bể mạ gồm lớp: lớp thép có độ dày mm, xơ thủy tinh có độ dày 100 mm, lớp thép có độ dày 10 mm Chiều dài bể mạ 12 m, nên để thuận lợi vận hành nắp bể mạ đƣợc làm thành có kích thƣớc 1000 x 1700 mm 4.2.1 Ống xạ Ống xạ hình chữ U ống gồm nhánh đƣợc thể hình 4.5 Nhiên liệu Không khí Hình Ống xạ hình chữ U Ống nhiên liệu Ống trao đổi nhiệt Ống hỗn hợp Ống để dẫn sản phẩm cháy Các ống nhánh xạ Các miệng để cấp không khí vào Ống không khí Ống đƣợc trang bị thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ngƣợc dòng không khí khói thải Các phần đƣợc bố trí tƣờng Nhiệm vụ thiết bị đốt đƣợc lắp đặt phần khác nhánh ống, phần ống đặt tƣờng hình thành lửa kéo dài Vì nhiên liệu không khí đƣợc cấp vào với dòng có vận tốc thấp Hình 4.5 ống đốt nhiên liệu đƣợc thực hỗn hợp trƣớc nhằm loại trừ việc hình thành muội, nhiên liệu phun ống vào ống hỗn hợp Trong ống 68 hỗn hợp phần gần miệng phun có lỗ nhỏ qua có khoảng ÷5 m3 không khí nóng thiết bị trao đổi nhiệt đƣợc phun cho 1m3 nhiên liệu Không khí cấp qua hình xuyến ống ống hỗn hợp Việc cháy hết thành phần cháy lửa đƣợc kéo dài hết ống, vận tốc phun không khí cấp cấp vào vùng cháy ống nhiên liệu tải trọng bình thƣờng 15 m/s Nhiệt độ làm việc bề mặt ống 800 ÷ 8500C, nhiệt độ khói trƣớc thiết bị trao đổi nhiệt khoảng 10000C, sau thiết bị trao đổi nhiệt 6500C, nhiệt độ không khí đƣợc nung thiết bị trao đổi nhiệt 3200C Với ống xạ chữ U đƣợc chế tạo với dng = 121 mm, 152 mm, 180 mm, 219 mm, chiều dài làm việc 1500 ÷ 2900 mm Để xác định đƣợc lƣợng nhiệt tiêu hao dầu tiến hành tính cân nhiệt cho bể mạ kẽm 4.2.2 Tính cân nhiệt cho bể mạ a Các khoản nhiệt cấp vào bể mạ Qcấp = Qc + QVLkk + QVLnl, W Lƣợng nhiệt cấp cháy dầu nung nóng dầu đƣợc tính toán chƣơng  Nhiệt vật lý không khí đƣợc nung nóng trƣớc QVLkk = 0.278*B‟*Ln*Ckk*tkk*f = 0.278* B‟*Ln*ikk*f, W Trong đó: B‟ - lƣợng tiêu hao dầu mới, kg/h Ln = 12.9872 m3/kg (bảng 3.5) ikk - enthalpy không khí nhiệt độ đƣợc nung nóng trƣớc, kJ/kg Ống xạ không khí đƣợc nung nóng tới 3200C, ikk = 463.75 kJ/m3 [3] f - tỷ lệ không khí đƣợc nung nóng trƣớc, không khí đƣợc nung nóng trƣớc toàn nên f = Lƣợng nhiệt vật lý không khí đƣợc nung nóng trƣớc tổng lƣợng nhiệt cấp giai đoạn bể mạ đƣợc thể bảng 4.1 69 Bảng Lượng nhiệt cấp cho giai đoạn bể mạ QVLkk Qc Qcấp 30 ÷ 2500C 1674.34*B‟1 11526.17* B‟1 13200.51* B‟1 250 ÷ 4200C 1674.34*B‟2 11526.17*B‟2 13200.51*B‟2 Nấu chảy kẽm 4200C 1674.34*B‟3 11526.17*B‟3 13200.51* B‟3 420 ÷ 4450C 1674.34*B‟4 11526.17* B‟4 13200.51*B‟4 Mạ sản phẩm 1674.34*B‟5 11526.17*B‟5 13200.51*B‟5 Giai đoạn b Các khoản nhiệt chi bể mạ  Lượng nhiệt tổn thất xạ Lƣợng nhiệt tổn thất xạ bao gồm: tổn thất xạ trình nấu chảy kẽm tổn thất xạ trình mạ sản phẩm Do trình nấu chảy kẽm bể mạ đƣợc làm kín, nên có tổn thất nhiệt xạ trình mạ sản phẩm, lƣợng nhiệt đƣợc xác định chƣơng Vậy Q7 = 290853.21 W  Lượng nhiệt tổn thất môi trường qua thể xây bể mạ Lƣợng nhiệt tổn thất qua thể xây bể mạ gồm lƣợng nhiệt tổn thất qua tƣờng, đáy nắp bể mạ Tổn thất dẫn nhiệt qua tƣờng đáy bể mạ đƣợc tính toán chƣơng Do phần trình bày cách tính toán lƣợng nhiệt tổn thất qua nắp bể mạ Lƣợng nhiệt tổn thất qua nắp bể mạ đƣợc xác định theo công thức: δ3 tkk δ2 λ3 δ1 λ2 λ1 tt Q63  (tt  tkk ) * F3 1      1 2 3  kk Trong đó: 70 ,W tkk - nhiệt độ không khí bên ngoài, tkk = 30 0C tt - nhiệt độ mặt nắp bể mạ, coi tt = tK – 60 0C tK - nhiệt độ khí lò, tK = (td – tc)/2 td, tc - nhiệt độ đầu cuối giai đoạn nấu kẽm, 0C δ1 - chiều dày lớp thép bên trong, δ1 = 0.005 m δ2 - chiều dày lớp xơ thủy tinh cách nhiệt, δ2= 0.1 m δ3 - chiều dày lớp thép bên ngoài, δ3 = 0.01 m λ1, λ3 - hệ số dẫn nhiệt thép, λ1 = 54 W/m độ [8] λ2 - hệ số dẫn nhiệt xơ thủy tinh, λ2 = 0.029 + 0.00029ttb, W/m.độ [3] ttb - nhiệt độ trung bình vách lò, ttb = (tt + tkk)/2 Hệ số dẫn nhiệt xơ thủy tinh theo nhiệt độ λ2, td, 0C tc, 0C tK, 0C tt, 0C tkk, 0C ttb, 0C 30 ÷ 2500C 30 250 140 80 30 55.0 0.045 250 ÷ 4200C 250 420 335 275 30 152.5 0.073 Nấu chảy kẽm 4200C 420 420 420 360 30 195.0 0.086 420 ÷ 4450C 420 445 30 201.3 0.087 Giai đoạn 432.5 372.5 W/m độ F3 - diện tích nắp bể mạ, m2 F3 = 12 * 1.6 = 19.2 m2 αkk - hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu, αkk = 11.63 W/m2K Trong trình mạ sản phẩm bề mặt bể mạ không đƣợc làm kín, lƣợng nhiệt tổn thất qua nắp bể mạ giai đoạn Vậy lƣợng nhiệt tổn thất qua nắp bể mạ đƣợc thể bảng 4.2 71 Bảng Lượng nhiệt tổn thất qua nắp bể mạ tt, 0C Giai đoạn tkk, C δ1,m δ2,m δ3,m λ1, λ2, λ3, Q63, W W/mđộ W/mđộ W/mđộ 30 ÷ 2500C 80 30 0.005 0.1 0.11 54 0.045 54 416.25 250 ÷ 4200C 275 30 0.005 0.1 0.11 54 0.073 54 3230.13 360 30 0.005 0.1 0.11 54 0.086 54 5083.89 372.5 30 0.005 0.1 0.11 54 0.087 54 5319.14 Nấu chảy kẽm 4200C 420 ÷ 4450C Lƣợng nhiệt tổn thất qua thể xây bể mạ thể bảng 4.3 Bảng Lượng nhiệt tổn thất qua thể xây bể mạ Q61, W Q62, W Q63, W Q 6, W 30 ÷ 2500C 20421.46 3063.22 416.25 23900.93 250 ÷ 4200C 94270.11 14140.5 3230.13 111640.76 Nấu chảy kẽm 4200C 129025.3 19353.8 5083.89 153463 420 ÷ 4450C 134196.3 20129.4 5319.14 159644.83 Mạ sản phẩm 139387.9 20908.2 - 160296.11 Giai đoạn  Các khoản nhiệt chi khác bể mạ không đổi đƣợc tính toán chƣơng c Lượng tiêu hao dầu Trên sở cân nhiệt cấp nhiệt chi bể mạ, ta xác định đƣợc lƣợng tiêu hao dầu cho giai đoạn bể mạ Qcấp = Qchi Lƣợng tiêu hao dầu sử dụng ống xạ đƣợc thể bảng 4.4 72 Bảng 4 Lượng tiêu hao dầu sử dụng ống xạ Giai đoạn Qcấp, W Bi‟, kg/h Qchi, W Bi‟, lít/h 30 ÷ 2500C 13200.51* B‟1 500948.93+2402.71*B1 46.4 250 ÷ 4200C 13200.51* B‟2 295954.86+ 2402.71*B2 27.4 31.9 106.1 123.4 Nấu chảy kẽm 4200C 13200.51* B‟3 1145506+ 2402.71*B3 53.9 420 ÷ 4450C 13200.51* B‟4 200302.83+ 2402.71*B4 18.5 21.5 Mạ sản phẩm 13200.51* B‟5 592477.57+ 2402.71*B5 54.9 63.8 Lƣợng dầu tiết kiệm đƣợc sử dụng ống xạ qua giai đoạn: Giai đoạn Bi‟, lít/h 30 ÷ 2500C Bi thực tế, lít /h ΔBi, lít/h 80.5 26.6 53.9 250 ÷ 4200C 31.9 68.7 36.8 Nấu chảy kẽm 4200C 123.4 193 69.6 420 ÷ 4450C 21.5 69.5 58 Mạ sản phẩm 63.8 88 24.2 Vậy bình quân nhà máy tiết kiệm đƣợc 43 lít 4.2.3 Xác định công suất số lượng ống xạ Từ bảng 4.4 thấy trình nấu chảy kẽm 4200C tiêu hao dầu nhiều (106.1 kg/h) Do tính toán công suất ống xạ cần đáp ứng lƣợng nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn nấu chảy kẽm Lƣợng tiêu hao dầu B‟= 106.1 kg/h Lƣợng sản phẩm cháy tạo thành Vα = 13.667 m3/kg Vận tốc khói ống xạ, chọn ωK = 10 m/s Bể mạ có kích thƣớc nội hình 12000 x 1600 x 2500 mm Nhiệt cần cung cấp cho giai đoạn nấu chảy kẽm Q1 = 106.1*13200.51 = 1400574.1 W Chọn số ống xạ 10 ống lƣợng nhiên liệu cung cấp cho ống B”= 106.1/10 = 10.61 kg/h Lƣợng khói ống: 73 VK = 13.667 * 10.61 = 145 m3/h VK Có n  3600* K * d2 d  4*VK ,m 3600* n * k *  Thay số: *145  0.22 m 3600 *10 *10 * 3.14 d Công suất ống xạ: q Q1 1400574.1   140047.41 W n 10 Bể mạ có kích thƣớc 12000 x 1600 x 2500 mm, đƣờng kính ống xạ 220 mm Thực tế ống xạ chữ U đƣợc chế tạo có chiều dài từ 1500 ÷2900 mm, đƣờng kính ống lên tới 219 mm Với bể mạ kẽm chọn ống xạ chữ U có đƣờng kính ống 219 mm chiều dài ống 2900 mm Cấu tạo ống xạ chữ U đƣợc thể hình 4.5 Sơ đồ bố trí ống xạ đƣợc thể hình 4.6 2500 a a a 400 a 400 160 2850 3850 1850 2850 400 3850 2850 2850 1850 12000 a - Ống xạ Hình Sơ đồ bố trí ống xạ bể mạ kẽm 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Để nâng cao hiệu cháy nhiên liệu thiết bị khảo sát thực giải pháp sau:  Đối vơi lò tuynel nung gạch xí nghiệp gạch Cam Thƣợng: - Tăng cƣờng cách nhiệt vùng nung lò thủy tinh với chiều dày cách nhiệt mm - Thay đổi phƣơng pháp đốt than, thay đổ than qua miệng cấp xuống chồng gạch, than đƣợc đốt than mỏ đốt, mỏ đốt đƣợc cấp 12 kg/h, mỏ đốt đƣợc bố trí tƣờng vùng nung lò, lửa cháy khoảng không hai chồng gạch Khi thực hai giải pháp xí nghiệp tiết kiệm đƣợc khoảng 24.4 kg than  Đối với bể mạ kẽm nhà máy chế tạo KCT Yên Thƣờng: - Bể mạ để hở suốt trình nấu chảy kẽm, có lƣợng nhiệt tổn thất xạ bề mặt Vì để hạn chế tổn thất bể mạ đƣợc che kín nắp có kích thƣớc 1000 x 1700 mm - Hiện để nấu chảy kẽm, ngƣời ta sử dụng lửa trần, nên hiệu sử dụng nhiệt đạt khoảng 55.7% Vì để nâng cao hiệu sử dụng nhiệt hệ thống 10 ống xạ với công suất ống 140047 W bố trí đƣợc đề xuất Khi thực giải pháp nhà máy tiết kiệm đƣợc bình quân 43 lít dầu Kiến nghị Trên số giải pháp đầu tƣ để đại hóa lò bể mạ, có giải pháp không cần đầu tƣ nhƣ tổ chức vận hành, theo dõi thiết bị quy trình để hạn chế cố xảy Để thực đƣợc giải pháp công nhân phải đƣợc đào tạo Ở đề xuất kiến nghị để nâng cao hiệu cháy lò hệ thống cấp nhiệt Trong thời gian thực đề tài gặp khó khăn định, thời gian nghiên cứu có hạn, việc ứng dụng giải pháp vào thực tiễn sản xuất nhà máy, xí nghiệp chƣa đƣợc thực liên quan để trình sản xuất 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Gia Mỹ (2005), Kỹ thuật cháy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phạm Văn Trí, Dƣơng Đức Hồng, Nguyễn Công Cẩn (2008), Lò công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hoàng Kim Cơ, Đỗ Ngân Thanh, Dƣơng Đức Hồng (2000), Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim, Nhà xuất giáo dục Hoàng Minh Công (2005), Giáo trình lò luyện kim, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Nguyễn Sỹ Mão (2002), Lý thuyết thiết bị cháy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Đức Lợi, Vũ Diễm Hƣơng, Nguyễn Khắc Xƣơng (1998), Vật liệu kỹ thuật nhiệt kỹ thuật lạnh, Nhà xuất giáo dục Hoàng Đình Tín, Bùi Hải (1993), Bài tập Nhiệt kỹ thuật, Trƣờng ĐH Bách khoa TP Hồ Chí Minh Bùi Hải, Trần Thế Sơn (2001), Bài tập nhiệt động truyền nhiệt kỹ thuật lạnh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phạm Lê Dần, Nguyễn Công Hân (2005), Công nghệ lò mạng nhiệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 10 A Л Ƃ eprayɜ , ϶ И Poɜ eHфeЛbд (1984), ∏OBЬIШHИE϶ ФФEКTBИHOCTИ CЖИГAHИЯ TO∏ЛИBA B HAГPPEBATEЛЬIX И TEPMИчECКИX ∏EчAX, ЛEHИHГPAд “HEдPA” JIEHИHГPAдCKOE OTдEHИE 11 Chứng khoán An Bình (2012), Báo cáo phân tích ngành dầu khí 12 MPI, UNDP (2013), Nghiên cứu, xây dựng mục tiêu định lượng giảm phát thải khí nhà kính ngành lượng Việt Nam giai đoạn 2013 – 2030 13 http://www.engineeringtoolbox.com 14 http://www.vatlylamdong.com 15 vi.wikipedia.org 16 www.petrolimexhanoi.com 76 PHỤ LỤC Phụ lục 01: Lƣợng nhiệt tổn thất qua tƣờng lò λ1, λ2, λ3, W/mđộ W/mđộ W/mđộ λ4, W/mđộ Q61,W 0.189 0.77 8070.7 0.77 0.199 0.77 7320.9 1.008 0.77 0.211 0.77 7899.2 1.037 0.77 0.223 0.77 9716.1 Khu vực tt, 0C tkk, 0C F2, m2 δ1, m δ2, m δ3, m δ4, m 450 ÷ 6300C 440 50 31.68 0.23 0.11 0.115 0.22 0.959 0.77 630 ÷ 715 C 572.5 50 21.12 0.23 0.11 0.115 0.22 0.982 715 ÷ 9400C 727.5 50 21.12 0.23 0.11 0.115 0.22 940 ÷ 10450C 892.5 50 21.12 0.23 0.11 0.115 0.22 Tổng 33943.9 Phụ lục 02: Lƣợng nhiệt tổn thất qua lò λ1, λ2, λ3, λ4, W/mđộ W/mđộ W/mđộ W/mđộ Khu vực tt, 0C tkk, 0C F2, m2 δ1, m δ2, m δ3, m δ4, m 450 ÷ 6300C 440 50 12 0.23 0.11 0.115 0.1 0.959 0.77 0.189 1.28 2953.6 630 ÷ 715 C 572.5 50 0.23 0.11 0.115 0.1 0.982 0.77 0.199 1.28 2036.8 715 ÷ 9400C 727.5 50 0.23 0.11 0.115 0.1 1.008 0.77 0.211 1.28 4015.9 940 ÷ 10450C 892.5 50 0.23 0.11 0.115 0.1 1.037 0.77 0.223 1.38 4690.8 Tổng Q62,W 13697.1 77 Phụ lục 03:Lƣợng nhiệt tổn thất qua đáy lò λ1, λ2, λ3, λ4, W/mđộ W/mđộ W/mđộ W/mđộ tt,0C tkk, 0C F3, m2 δ1, m δ2, m δ3, m δ4, m 450 ÷ 6300C 440 80 12 0.115 0.11 0.115 0.1 0.960 0.77 0.194 0.77 3029.6 630 ÷ 7150C 572.5 80 0.115 0.11 0.115 0.1 0.983 0.77 0.204 0.77 2787.3 715 ÷ 9400C 727.5 80 0.115 0.11 0.115 0.1 1.010 0.77 0.215 0.77 3645.3 892.5 80 0.115 0.11 0.115 0.1 1.038 0.77 0.228 0.77 4669.5 Khu vực 940 ÷ 1045 C Tổng Q63,W 14131.7 78 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DƢƠNG THỊ BẮC KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỂ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHÁY TRONG CÁC LÒ CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt LUẬN VĂN THẠC... cứu Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cháy nhằm tiết kiệm nhiên liệu cho lò hệ thống cấp nhiệt công nghiệp Phƣơng pháp nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với thu thập số liệu thực tế: đánh giá đề xuất giải. .. nguồn nhiên liệu, thực phát triển kinh tế - xã hội bền vững Vì lý thực đề tài: Khảo sát, đánh giá đề xuất giải pháp nâng cao hiệu cháy lò công nghiệp 2.Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tƣợng Đối