thuyết minh lò hơi biomass ,thuyết minh cơ nhiệt điện lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI ĐỐT BIOMASS CÔNG SUẤT 10 TH Giảng viên hướng dẫn TS PHẠM DUY VŨ Sinh viên thực hiện PHẠM PHAN TẤN CÔNG Lớp 17N2 MSSV 104170075 Đà Nẵng, 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI 7 1 1 Tình hình phát triển lò hơi 7 1 2 Tình hình nhiên liệu hiện nay 7 1 3 Nhiên liệu Biomass 8 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2 1 Giới thiệu kĩ thuật tầng sôi 10 2 1 1 Lịch sử hình thành và phát triển 10.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH

-o0o -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI ĐỐT BIOMASS

CÔNG SUẤT 10 T/H

Giảng viên hướng dẫn : TS PHẠM DUY VŨ

Sinh viên thực hiện : PHẠM PHAN TẤN CÔNG

MSSV : 104170075

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI 7

1.1Tình hình phát triển lò hơi 7

1.2Tình hình nhiên liệu hiện nay 7

1.3Nhiên liệu Biomass 8

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10

2.1 Giới thiệu kĩ thuật tầng sôi 10

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 10

2.1.2 Cơ chế quá trình tạo sôi 11

2.2 Lựa chọn lò hơi tầng sôi 13

2.2.1 Ưu điểm của lò hơi tầng sôi 13

2.2.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi 15

2.2.3 Tiềm năng sử dụng lò hơi tầng sôi vào thực tế ở Việt Nam 16

Chương 3: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CẤU TẠO CỦA LÒ HƠI 18

3.1 Nhiệm vụ thiết kế 18

3.2 Phương pháp đốt nhiên liệu 18

3.4 Xác định nhiệt độ khói và không khí 18

3.4.1 Nhiệt độ khói thoát ra lò Ɵth 18

3.4.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa 19

3.4.3 Nhiệt độ không khí nóng 19

3.5 Dạng cấu tạo tổng thể của lò hơi tầng sôi 19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY 21

4.1 Tính thể tích không khí lý thuyết 21

4.2Tính thể tích sản phẩm cháy 21

4.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết 21

4.2.2 Thể tích thực tế của sản phẩm cháy 22

4.3Hệ số không khí thừa 23

4.4 Entanpi của không khí và khói 26

4.5 Cân bằng nhiệt lò hơi 27

4.5.1 Lượng nhiệt đưa vào lò 27

4.5.2 Xác định tổn thất nhiệt của lò 28

4.5.3 Lượng nhiệt sử dụng có ích 29

4.5.3 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu 29

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ SÔI TRONG BUỒNG LỬA 30

5.1 Tính toán chế độ sôi 30

5.1.1 Tốc độ sôi tối thiểu ωs 30

5.1.2 Tốc độ sôi tối đa ωc 30

5.1.3 Tốc độ sôi tối ưu ωmin , ωmax 31

5.1.4 Lưu lượng dòng không khí trong buồng lửa Vkkbl 31

5.1.5 Tốc độ dòng không khí trong buồng lửa ω 31

5.1.6 Tính độ rỗng của lớp sôi ε 31

5.2 Tính toán bộ phân phối khí 32

5.2.1 Trở lực của lớp sôi ΔPPb 32

5.2.2 Trở lực của bộ phân phối khí ΔPPd 33

5.2.3 Vận tốc không khí tại miệng thổi Uo 33

5.2.4 Lưu lượng không khí của lỗ phun Vp 33

5.2.5 Lưu lượng không khí của 1 ống phân phối V 33

5.2.6 Số ống phân phối trên mặt sàng 33

CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA, BUỒNG LẮNG 35

6.1 Tính toán buồng lửa 35

6.1.1 Chiều sâu buồng lửa b 35

6.1.2 Chiều rộng buồng lửa a 35

6.1.3 Chiều cao buồng lửa hbl 35

6.1.4 Các kích thước hình học của buồng lửa 35

6.1.5 Các thể tích của buồng lửa 37

6.1.6 Diện tích tường của buồng lửa 37

6.1.7 Đặc tính cấu tạo dàn ống sinh hơi 38

6.2 Tính nhiệt buồng lửa 38

6.3 Tính toán buồng lắng bụi 44

6.4 Tính nhiệt buồng lắng bụi 46

CHƯƠNG 7: PHÂN PHỐI NHIỆT LƯỢNG 51

7.1 Phân phối nhiệt lượng cho từng bề mặt đốt 51

7.1.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích trong lò hơi 51

7.1.2 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước 51

7.1.3 Độ sôi của bộ hâm nước 51

7.1.4 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí 51

7.1.5 Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt 51

7.2 Tính kiểm tra 53

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN HẤP THỤ 54

8.1.1 Tính toán, thiết kế cụm đối lưu 54

8.1.2 Tính kiểm tra cụm đối lưu 58

8.2 Bộ hâm nước 61

8.2.1 Tính toán, thiết kế bộ hâm nước 62

8.2.2 Tính kiểm tra bộ hâm nước 65

8.3 Bộ sấy không khí 68

8.3.1 Tính toán, thiết kế bộ sấy không khí 70

8.3.2 Tính kiểm tra bộ sấy không khí 72

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHỬ BỤI 75

9.1 Tổng quan về bụi 75

9.1.1 Tác hại của bụi 75

9.2 Tính toán, thiết kế xyclone chùm 76

9.2.1 Cấu tạo xyclone chùm 77

9.2.2 Xyclone chùm 79

9.3 Tính toán, thiết kế ống Venturi 81

9.3.1 Cấu tạo ống Venturi 81

9.3.1 Cấu tạo ống Venturi 82

9.4 Tính toán, thiết kế xyclone ướt 85

9.4.1 Nguyên lý làm việc xyclone ướt 85

9.4.2 Tính toán, thiết kế xyclone ướt 87

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG LÒ HƠI 88

10.1 Mục đích tính khí động lò hơi 88

10.2 Tính trở lực quạt gió 88

10.3 Tính trở lực quạt khói 91

10.4 Tính chọn quạt gió cấp 96

10.5 Tính chọn quạt khói 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

MỤC LỤC HÌNH ẢN

Hình 1 1 Hình ảnh lò hơi trong nhà máy 7

Y Hình 2 1 Mô phỏng bên trong lò hơi tầng sôi 10

Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý lò hơi tầng sôi đốt vỏ trấu công suất 10t/h 20

Hình 5 1 Cấu tạo bộ phân phối khí 34

Hình 6 1 Các kích thước của buồng lửa 36

Hình 6 2 Cấu tạo buồng lắng bụi 45

Hình 6 3 Quy tắc 3 điểm xác định nhiệt độ khói ra khỏi buồng lắng bụi 50

Hình 8 1 Cụm đối lưu 54

Hình 8 2 Quy tắc 3 điểm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cụm đối lưu 60

Hình 8 3 Cấu tạo bộ hâm nước 61

Hình 8 4 Quy tắc 3 điểm xác định nhiệt độ khói ra bộ hâm nước 67

Hình 8 5 Cấu tạo bộ sấy không khí 69

Hình 8 6 Quy tắc 3 điểm xác định chiều cao bộ sấy không khí 74

Hình 9 1 Cấu tạo của 1 Xyclone đơn 77

Hình 9 2 Cấu tạo xyclone chùm 78

Hình 9 3 Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ống Venturi 81

Hình 9 4 Cấu tạo ống Venturi 85

Hình 9 5 Cấu tạo xyclone ướt 86

Hình 10 1 Đường đi của gió cấp 88

Hình 10 2 Đường đi của khói trong lò hơi 91

MỤC LỤC BẢN

Bảng 4 1 Thể tích sản phẩn cháy lý thuyết 22

Bảng 4 2 Thể tích thực của sản phẩm cháy 22

Bảng 4 3 Bảng hệ số không khí thừa 23

Bảng 4 4 Bảng đặc tính của sản phẩm cháy 24

Bảng 4 5 Entanpi của khói và không khí lý thuyết 25

Bảng 4 6 Bảng Entanpi của sản phẩm cháy 26

Y Bảng 5 1 Tính toán chế độ sôi 32

Bảng 6 1 Các kích thước của buồng lửa 37

Bảng 6 2 Các thông số thể tích buồng lửa 37

Bảng 6 3 Diện tích các tường cửa buồng lửa 37

Bảng 6 4 Đặc tính cấu tạo dàn ống sinh hơi 38

Bảng 6 5 Tính nhiệt buồng lửa 41

Bảng 6 6 Đặc tính cấu tạo buồng lắng bụi 44

Bảng 6 7 Tính nhiệt buồng lắng bụi 47

Bảng 7 1 Phân phối nhiệt lượng 52

Bảng 8 1 Tính toán, thiết kế cụm đối lưu 55

Bảng 8 2 Đặc tính cụm đối lưu 57

Bảng 8 3 Tính kiểm tra cụm đối lưu 58

Bảng 8 4 Tính toán, thiết kế bộ hâm nước 62

Bảng 8 5 Tính kiểm tra bộ hâm nước 65

Bảng 8 6 Tính toán, thiết kế bộ sấy không khí 70

Bảng 8 7 Tính kiểm tra bộ sấy không khí 72

Bảng 9 1 Tính toán, thiết kế Xyclone chùm 79

Bảng 9 2 Thông số thiết kế Xyclone đơn 80

Bảng 9 3 Thông số thiết kế Xyclone chùm 80

Bảng 9 4 Tính toán, thiết kế ống Venturi 82

Bảng 9 5 Thông số kích thước ống Venturi 84

Bảng 9 6 Tính toán, thiết kế xyclone ướt 87

Bảng 10 1 Trở lực đường gió cấp 89

Bảng 10 2 Trở lực đường khói 92

Bảng 10 3 Tính chọn quạt gió cấp 96

Bảng 10 4 Tính chọn quạt khói 97

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI

1.1 Tình hình phát triển lò hơi

Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế, nền công nghiệphiện đại Không những được sử dụng trong các khu công nghiệp lớn như nhà máynhiệt điện, khu công nghiệp mà còn được sử dụng trong từng cơ sở kinh tế nhỏ nhưsấy, sưởi ấm…

Trong các lĩnh vực công nghiệp, lò hơi dùng để sản xuất ra hơi bão hoà, truyềnlượng nhiệt từ hơi bão hoà đến sản phẩm cần gia nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt.Với những lò hơi lớn việc sử dụng nhiên liệu là rắn, lỏng, khí còn phụ thuộc vàocác yếu tố khác Phải xem xét bài toán kinh tế giữa việc vận chuyển hơi sinh ra và giáthành vận hành Ngoài ra phải kể đến ô nhiễm môi trường

Hình 1 1 Hình ảnh lò hơi trong nhà máy

1.2 Tình hình nhiên liệu hiện nay

Đối mặt với nguồn nhiên liệu hoá thạch trong lòng trái đất như than, dầu mỏ, khíđốt… đang ngày càng cạn kiệt, nhân loại đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt các nguồnnăng lượng này trong khi đó chúng ta cần nhiều năng lượng hơn cho việc phát triểnkinh tế, việc khai thác quá mức đang làm cho môi trường dần bị huỷ hoại Đứng trướctình hình này,việc nghiên cứu và ứng dụng các nguồn năng lượng thay thế mới có khảnăng đáp ứng được nhu cầu cũng như giúp bảo vệ môi trường giảm lượng khí thải gâyhiệu ứng nhà kính là một vấn đề đang được quan tâm chú trọng hơn không chỉ ở một

tổ chức hay một quốc gia mà là vấn đề của toàn thế giới hiện nay

Năng lượng tái tạo được “sinh ra” để giải quyết vấn đề trên, sẽ là nguồn nănglượng thay thế trong tương lai, dần dần thay thế các nguồn năng lượng hoá thạch đangcạn kiệt Năng lượng tái tạo là năng lượng từ những nguồn liên lục được xem là vô hạnnhư năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sóng, thuỷtriều, năng lượng sinh khối (Biomass)…

Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có nhiều đặc điểm

ưu việt và là một trong những nguồn năng lượng tiềm năng trong tương lai phần nào

đó có thể thay thế các dạng nhiên liệu đốt hiện nay Với ưu điểm có thể chế tạo dễdàng, phát triển bền vững nhờ khả năng tái tạo và phân huỷ sinh học tốt, không làmtăng lượng phát thải CO2, thân thiện với môi trường; dự kiến tương lai nguồn nănglượng sinh khối sẽ phát triển nhanh chóng song hành với sự phát triển nông nghiệp –một trong những ngành tạo ra nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh khối

1.3 Nhiên liệu Biomass

Sinh khối (Biomass) là một nguồn năng lượng tái tạo mà có nguồn gốc từ động, thựcvật sống Sinh khối bao gồm vật liệu sinh học, không giống các chất hữu cơ như than

đá Năng lượng từ sinh khối được sử dụng chủ yếu để sản xuất điện hoặc để sản xuấtnhiệt Hay: Sinh khối là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay gần đây là sinh vậtsống, đa số là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật Được xem là nguồnnăng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần haychuyển thành dạng năng lượng khác như nhiên liệu sinh học Sinh khối có thể chuyểnthành năng lượng theo 3 cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hoá học, và chuyển đổisinh hoá Sinh khối là nguồn năng lượng có khả năng tái sinh Nó tồn tại và phát triểnđược trên hình tinh chúng ta là nhờ có ánh sáng Mặt Trời Các loại thực vật hấp thụánh sáng mặt trời để thực hiện các phản ứng quang hợp, biến đổi các khoáng chất,nước và các chất vô cơ khác thành các chất hữu cơ

Hình 1 2 Nhiên liệu Biomass (vỏ trấu)

Năng lượng sinh khối (Biomass) có nguồn gốc từ mặt trời, sinh khối giống nhưmột loại trong kho năng lượng hoá học Sinh khối bao gồm các quá trình biến đổi hoáhọc và vật lý sẽ được giải phóng ra dưới dạng nhiệt trong khí quyển để sử dụng chonhu cầu của con người

Hình 1 3 Nhiên liệu vỏ trấu

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu kĩ thuật tầng sôi

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Hình 2 1 Mô phỏng bên trong lò hơi tầng sôi

Kỹ thuật tầng sôi được phát minh đầu tiên vào năm 1910 của hai tác giả ngườiAnh là Phillips và Bukteel Mới đầu, kỹ thuật này chỉ áp dụng vào các công nghệ xúctác, chọn quặng, sấy,… cho đến những năm 40 thì bắt đầu được sử dụng vào các quátrình cháy nhiên liệu trong buồng lửa và phát triển mạnh từ những năm 1970 đến năm

1980 Cùng với thời gian, kỹ thuật này đã phát triển và được ứng dụng trong nhiều lĩnhvực Ứng dụng sớm nhất của công nghệ tầng sôi là thiết bị hóa khí của Fritz Winkler,người Đức (năm 1921) Tuy nhiên, sau đó lý thuyết mới về công nghệ hỗn hợp khí-rắnkhông được phát triển Đến những năm 50, công nghệ này được ngành dầu hỏa ứngdụng để cracking dầu nặng Những cố gắng áp dụng kỹ thuật tầng sôi trong việc sảnxuất hơi được bắt đầu từ thập kỷ 60

Giáo sư Douglas Elliott (người Anh) nghiên cứu và phát triển, và ông được mệnhdanh là “cha đẻ của lò tầng sôi” đã thúc đẩy việc ứng dụng lò hơi tầng sôi để sản xuất

hơi Sự phát triển của kỹ thuật đốt tầng sôi làm giảm bớt những trở ngại do phụ thuộcvào nguồn năng lượng hóa thạch Lò tầng sôi đốt được tất cả các loại nhiên liệu, kể cảcác loại nhiên liệu xấu và có hàm lượng tro và lưu huỳnh cao Lò tầng sôi đốt cháynhiên liệu trong một điều kiện thủy động đặc biệt gọi là thể sôi, sự truyền nhiệt cho bềmặt hạt nhiên liệu và dàn ống sinh hơi thông qua một lớp phân tử rắn không cháy.Trong đó nhiên liệu được đốt cháy trong một lớp vật chất nóng (800 ÷ 900 0C) vớinhững hạt không cháy như tro, cát, đá vôi.

Năm 1965, chương trình nghiên cứu lò đốt lớp sôi (FBC) được bắt đầu tại Mỹ vàcho thấy lượng khí thải thấp hơn hẳn so với so với công nghệ đốt nhiên liệu truyềnthống Sau đó sự phát triển của lò FBC không chỉ giới hạn ở Mỹ, một số quốc gia khácnhư Anh, Phần Lan, Trung Quốc, Đức cũng bắt đầu phát triển lò FBC Ngày nay, lòđốt tầng sôi tuần hoàn (CFB) đã được nghiên cứu, phát triển để đưa vào ứng dụngtrong công nghiệp cũng như trong lĩnh vực sản xuất điện năng Lò CFB đã và đangđược ứng dụng rộng rãi, có nhiều cải tiến nhằm hoàn thiện công nghệ và đáp ứng cáctiêu chuẩn về môi trường Công suất của lò không ngừng được nâng cao nhằm đáp ứngnhu cầu sử dụng Năm 2002, lò CFB siêu tới hạn đầu tiên trên thế giới (Lagisza PowerPlant) được xây dựng tại Phần Lan đã đánh dấu một bước tiến mạnh mẽ trong quátrình phát triển của công nghệ này

2.1.2 Cơ chế quá trình tạo sôi

Quá trình cháy trong lò hơi tầng sôi được xem như quá trình cháy trên ghi và cháytrong buồng lửa phun Nhiệt độ của lớp sôi được duy trì trong khoảng 800 ÷ 900 0C.Khi nhiên liệu được đưa vào trong buồng lửa sẽ được gia nhiệt nhanh và bốc cháy,thông thường nhiên liệu được đốt với lượng không khí thừa khoảng 20% Thời gianlưu lại của các hạt nhiên liệu lớn và quá trình truyền chất có cường độ cao nên nhiênliệu được cháy một cách hiệu quả trong buồng lửa ở nhiệt độ thấp hơn so với phươngpháp đốt khác

Những hạt nhiên liệu được lưu lại trong lớp sôi cho đến khi được khói mang đitheo hay được khói tháo ra ngoài buồng Khi hạt nhiên liệu cháy, kích thước của nó đạtđến giá trị nào đó mà ở đó lực do dòng khí tạo ra lớn hơn khối lượng của hạt thì hạt bịmang ra ngoài Vì vậy, thời gian lưu lại của hạt được xác định bởi kích thước ban đầucủa hạt nhiên liệu và bởi mức độ giảm kích thước hạt do cháy và ma sát

Trong tầng sôi bọt, quá trình cháy xảy ra hầu hết ở trong lớp vì vận tốc dòng khíthấp và kích thước hạt nhiên liệu cấp vào thô Thời gian lưu lại của những hạt nhiênliệu trong lớp tương đương với thời gian lưu lại của khí này khi cháy

Trong buồng đốt tầng sôi tái tuần hoàn thì thời gian này tăng lên bằng cách thu hồitro bay và cho các hạt này tái tuần hoàn về buồng đốt (về lớp nhiên liệu đang cháy) dovận tốc tạo sôi lớn nên có nhiều hạt nhiên liệu bị thổi bay ra ngoài tầng sôi hơn so vớibuồng lửa sôi bọt Sau đó những hạt này được gom lại bởi các thiết bị lọc và cho táituần hoàn vào buồng lửa Thời gian lưu lại của các hạt trong buồng lửa theo hiệu quảthu hồi của thiết bị lọc và tốc độ của những hạt rắn Do có sự tái tuần hoàn mà thờigian lưu lại của hạt lớn hơn nhiều lần so với thời gian lưu lại của dòng khí.

Hình 2 2 Sự sôi trong buồng lửa lò hơi tầng sôi

2.2 Lựa chọn lò hơi tầng sôi

2.2.1 Ưu điểm của lò hơi tầng sôi

2.2.1.1 Có thể đốt nhiều loại nhiên liệu

Một lò tầng sôi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu, tổn thất nhiệt ít hơn các loại lòđốt khác Nên nó cho phép các nhà máy điện đa dạng hóa việc thu mua nhiều nguồnnhiên liệu khác nhau, xóa bỏ việc phụ thuộc vào một nguồn nhiên liệu nào đó

Đặc điểm sử dụng linh hoạt nhiên liệu của lò tầng sôi giúp ngăn ngừa những thiệthại có thể có cho nhà máy do nguồn cung cấp nhiên liệu không ổn định trong tươnglai

Khối lượng các hạt cháy được chỉ chiếm tỷ lệ 1/3 so với tổng khối lượng lớp vậtchất trong buồng đốt của một lò tầng sôi thông thường

Lượng vật chất còn lại là những hạt không cháy được như tro, cát, chất hấp thụ.Điều kiện khí động đặc biệt trong lò tầng sôi tạo nên một hỗn hợp hoà trộn rất tốt giữachất khí - chất rắn, chất rắn - chất rắn với nhau

Những phân tử nhiên liệu được cấp vào buồng đốt sẽ phân tán nhanh chóng vàotrong một khối lượng lớn những hạt vật chất của lớp sôi và được lớp này đốt nóng lêntrên đến nhiệt độ bắt lửa Do nhiệt dung của các hạt không cháy lớn hơn so với các hạtnhiên liệu, do đó dù gia nhiệt cho nhiên liệu kém phẩm chất thì nhiệt độ của lớp hạtnày không thay đổi nhiều

Chính đặc điểm này của lò tầng sôi mà nó có thể đốt bất kỳ loại nhiên liệu nào màkhông cần có một nguồn nhiệt bổ sung và cung cấp nhiệt trị cao để làm nóng khôngkhí và gia nhiệt cho nhiên liệu đến nhiệt độ bốc cháy

2.2.1.2 Giảm thiểu lượng khí thải độc hại

- Giảm lượng khí phát thải SO2

+ Không giống như các loại là đốt nhiên liệu khác, quá trình cháy và thải nhiênliệu trong lò tầng sôi diễn ra liên tục, đặc điểm này cùng với khả năng hoà trộn tốtcác hạt vật chất trong lớp sôi giúp buồng đốt duy trì được nhiệt độ cháy ổn địnhvào khoảng 800 ÷ 900 0C

+ Mức nhiệt độ trên thì phản ứng hoá học phân huỷ CaCO3 diễn ra tạo ra CaO và

CO2 từ đó CaO sẽ hấp thụ SO2 tạo ra CaSO4

CaCO3 → CaO + CO2

+ Sản phảm tạo thành (CaSO4) được thải ra môi trường đất hoặc được tái sử dụnglại dưới dạng thạch cao Đá vôi dùng trong đốt tầng sôi có thể giữ lại hơn 90% khí

SO2 và thải ra ngoài Nhưng chất này khi thải ra ngoài thì dễ xử lý hơn và cũng ítgây ô nhiễm môi trường hơn so với các lò hơi khác

+ Khả năng làm giảm và xử lý khí SO2 trong lò hơi tầng sôi là kết quả của trườngnhiệt độ thấp và ổn định khi đốt nhiên liệu trong lò Vì vậy lò hơi tầng sôi khôngcần trang bị thêm bộ xử lý khí thải để điều chỉnh lượng khí phát thải ra ngoài môitrường

- Lượng NOX thải thấp

+ Lượng NOX bình quân sinh ra trong lò hơi đốt tầng sôi thấp, khoảng (100 ÷ 300)ppm (so với thể tích khô) Đó là do nhiệt độ cháy thấp, điều kiện áp suất thấp ngăncản sự bay hơi, và lượng gió cung cấp theo từng giai đoạn của quá trình cháy

+ Hầu hết các loại lò tầng sôi đều sinh ra lượng NOX thấp mà không gây ra tổn thấtnhiệt do cháy không hoàn toàn hoặc do phải bổ sung thêm ở những vùng có quyđịnh chặt chẽ giới hạn lượng NOX cho phép thải ra ngoài không khí, người ta cóthể đặt thêm bộ thu khí NOX bằng dung dịch amoniac ở phần đuôi lò trong Xyclon(theo Chenlian &Hyvrinen, 1995)

2.2.1.3 Vận hành dễ dàng

Lò hơi tầng sôi có những điều kiện vận hành rất thuận lợi và dễ dàng

a) Giám sát và duy trì ngọn lửa khá đơn giản

- Đối với lò hơi có bộ đốt như lò hơi đốt than, đốt dầu, đốt khí, nhất thiết phải cómột hệ thống thiết bị tinh vi giám sát ngọn lửa Nếu vì một lý do nào đó màngọn lửa bị tắt trong giây lát, buồng đốt khi làm việc trở lại phải qua một chutrình khởi động lại lò rất phức tạp Khi ngừng cung cấp nhiên liệu trong mộtthời gian ngắn có thể khiến cả hệ thống ngừng làm việc

- Trong lò tầng sôi thì có một lượng lớn các hạt vật liệu được nung nóng Nên cảkhi nhiên liệu ngừng cung cấp vào, nhiệt độ của buồng đốt giảm không đáng kể.Nếu nhiên liệu được cấp lại trong vài phút sau đó thì không cần ngừng lò

b) Thời gian khởi động lại lò được rút ngắn

- Một số lò hơi công nghiệp muốn làm việc cần phải đốt lò trong khoảng 8 tiếng,thời gian nung nóng lớp hạt vật liệu trong buồng đốt có thể lâu nhưng lò tầngsôi trong tình trạng nghỉ làm việc thì tổn thất nhiệt ít Ngay cả khi sau vài giờ

đồng hồ tạm nghỉ, lớp hạt vật liệu vẫn còn đủ nhiệt lượng cho lần đốt lò sau.Cho nên khi cho nhiên liệu vào lò, nó bốc cháy ngay và lò đi vào hoạt động lạisau một thời gian ngắn.

c) Giảm hiện tượng ăn mòn

- Tro sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu trong buồng lửa lò tầng sôi sẽ ở dạngxốp, không bị chảy loãng do nhiệt độ của lò thấp (800 ÷ 900 0C) Điều này làmhạn chế hiện tượng ăn mòn kim loại ống ở bề mặt đối lưu hay ăn mòn cánh củaquạt khói ở đuôi lò

d) Quá trình chuẩn bị nhiên liệu tương đối đơn giản

- Than dùng trong lò tầng sôi thường chiếm 70% hạt than và có kích thước dưới

6000 m (6mm), trong khi đó đối với lò hơi đốt than phải có khoảng 70% hạtthan kích cỡ dưới 75m Do đó lò đốt than phun cần phải có hệ thống máynghiền than và phun bụi than Thiết bị phun bụi than không những đắt tiền màcòn phức tạp và cần bảo trì kiểm tra thường xuyên Đa số các nguyên nhânkhiến lò ngừng làm việc là do hoạt động của hệ thống nghiền than không tốt.Đối với nhiên liệu vỏ trấu thì không cần hệ thống nghiền vì kích thước vỏ trấu

đã đạt chuẩn để đưa thẳng vào buồng đốt và đốt trực tiếp trong lò Do đó giaiđoạn chuẩn bị nhiên liệu khá đơn giản đối với lò hơi tầng sôi đốt nhiên liệu vỏtrấu và không phức tạp như đối với lò hơi vòi phun đốt than

2.2.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi

Ngoài những ưu điểm trên thì lò tầng sôi còn có những nhược điểm sau

2.2.2.1 Yêu cầu quạt có công suất lớn

- Lò hơi tầng sôi cần trang bị quạt có công suất lớn do không khí cấp vào lò phảithắng được trở lực của bộ phân phối gió và trở lực của lớp vật liệu trong buồngđốt

- Tiêu tốn điện năng khá lớn khi dùng quạt công suất lớn, nhưng bù lại không cầnthiết phải trang bị thiết bị phun nhiên liệu vào buồng lửa

2.2.2.2 Tổn thất nhiệt ra môi trường nhiều hơn

- Xyclone, hệ thống hồi tro được lắp đặt bên ngoài lò làm tăng thêm nhiều thiết bịcho lò làm tổn thất nhiệt tăng lên một phần Một vài bề mặt các thiết bị khôngđược bảo ôn Do đó tổn thất nhiệt của lò nhiều hơn

- Hiệu suất cháy của một lò ghi xích thường cao hơn so với lò tầng sôi tuần hoàn,

do nhiệt độ cháy cao hơn, kích cỡ hạt mịn hơn và tồn tại lâu hơn trong buồnglửa Tuy nhiên lò ghi xích sử dụng không khí liên tục và hệ số không khí thừathấp để khống chế lượng NOX khiến nhiên liệu cháy không hoàn toàn trongbuồng lửa

2.2.3 Tiềm năng sử dụng lò hơi tầng sôi vào thực tế ở Việt Nam

Chất thải dân dụng và công nghiệp là những chất được loại ra khỏi quá trình sinhhoạt cũng như sản xuất, yêu cầu phải có công nghệ xử lý thích hợp nhằm bảo vệ môitrường và tận dụng lại một phần Ở nước ta là một nước đang phát triển, nền kinh tếchủ yếu là nông nghiệp, nên lượng phế thải nông lâm nghiệp thải ra có trữ lượng lớn

Ở Miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long có nhiều nguồn nhiên liệu xấu chưa khaithác hết như than nâu, than bùn, than có thành phần lưu huỳnh cao, phế thải sinh khối(rơm, rạ, bã mía, mùn cưa…)

Hình 2 3 Nguồn nhiên liệu lò hơi

Thông tin từ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết: năm 2013 sảnlượng thóc cả nước khoảng 44,1 triệu tấn thóc thì lượng rơm rạ cũng được xác địnhkhoảng 43,3 triệu tấn và 8,68 triệu tấn Viện nghiên cứu Phát triển đồng bằng sôngCửu Long cho biết: Với sản lượng thóc hơn 20 triệu tấn như hiện nay, nếu lấy tỷ lệtrung bình là 100kg thóc cho 20 kg trấu, mỗi năm trong vùng đồng bằng sông CửuLong có trên 4 triệu tấn trấu Với lượng trấu này, hàng năm đồng bằng sông Cửu Long

có thể cung ứng cho các nhà máy sản xuất nhiệt điện với tổng công suất 500 MW

Ngoài thóc, Việt Nam cũng là một quốc gia có sản lượng lớn về mía Phế thải thuhoạch và chế biến đường đã tạo ra một nguồn nguyên liệu lớn để đáp ứng nhu cầu vềnăng lượng cho các nhà máy đường và nhân dân vùng trồng mía Theo kết quả nghiêncứu thực tế thì ép 1 tấn mía cây trung bình thải ra 300 kg bã mía có độ ẩm 50 % vớinhiệt lượng khoảng 7,8 MJ/kg bã mía.

Tiềm năng nguồn phế thải gỗ và các loại sinh khối khác: phế thải trong chế biến

gỗ bao gồm mùn cưa, đầu mẩu gỗ, vỏ bào, thường chiếm khoảng 60 ÷ 70 % lượng gỗtròn từ các cơ sở chế biến gỗ

Kết quả phân tích nguồn nguyên liệu trấu xác định được:

Lượng rơm rạ không được sử dụng làm nhiên liệu chiếm khoảng 30 %

Lượng trấu làm chất đốt chiếm 50% tổng lượng trấu được tạo ra trong quá trìnhcanh tác thóc

Trong vỏ trấu chứa khoảng 74 ÷ 83 % chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quátrình đốt và khoảng 17 ÷ 26 % còn lại chuyển thành tro Chất hữu cơ chứa chủ yếucellulose, lignin và Hemi - cellulose (chiếm 90 %) Ngoài ra, có thêm thành phần khácnhư hợp chất nitơ và các chất vô cơ Lignin chiếm khoảng 25 ÷ 30 % và cellulosechiếm khoảng 35 ÷ 40 %

Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loàisinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháynên có thể dùng làm chất đốt Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxyt, đây

là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực

Từ những thông tin nêu trên, nếu như ta dùng những loại nhiên liệu này vào cáccông việc đốt các loại lò bình thường thì khả năng phát thải khí ô nhiễm và độ tro bay

ra môi trường sẽ rất lớn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Vì vậy việc ứng dụngcông nghệ lò tầng sôi vào nước ta cần được phổ biến rộng rãi và phát triển nhiều hơn

Chương 3: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CẤU TẠO CỦA LÒ HƠI

3.1 Nhiệm vụ thiết kế

- Nhiên liệu đốt: Trấu (Biomass) với các đặc tính sau:

Bảng 3 1 Đặc tính nhiên liệu vỏ trấu

- Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi: tnc = 80 0C

- Nhiệt độ không khí lấy bằng nhiệt độ môi trường: tkkl = 30 0C

3.2 Phương pháp đốt nhiên liệu

Căn cứ vào công suất và loại nhiên liệu để chọn cấu trúc lò hơi Lò hơi thườngđược thiết kế theo nhiều dạng khác nhau với nhiều phương pháp đốt nhiên liệu khácnhau

Ở đây ta chọn lò hơi tầng sôi tuần hoàn đốt nhiên liệu rắn là vỏ trấu

3.4 Xác định nhiệt độ khói và không khí

3.4.1 Nhiệt độ khói thoát ra lò Ɵth

Nhiệt độ khói ra khỏi lò hơi (ra khỏi bộ sấy không khí cấp để vào khử bụi) khi đốtnhiên liệu được tuỳ chọn theo loại nhiên liệu, sản lượng hơi, nhiệt độ nước cấp, độ ẩm

và giá thành của nhiên liệu

Nhiệt độ ở đây được chọn nhằm tránh hiện tượng ăn mòn bề mặt đốt bộ sấy khôngkhí ở nhiệt độ thấp khi nhiệt độ kim loại thấp hơn nhiệt độ đọng sương của axit trongkhói

Độ ẩm quy dẫn:

Wqd = 104 .Wlv/Qtlv = 104 5,4/14630 = 3,69

Dựa vào bảng 1.1 trang 13 [1] ta chọn Ɵth = 140 0C.Để đảm bảo an toàn, nhiệt

độ khói thoát ra khỏi lò hơi cần phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương khoảng 10 0C đểtránh hiện tượng ăn mòn nên ta chọn nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò là Ɵ th = 150 0 C.

3.4.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa Ɵbl’’ được chọn tuỳ theo loại nhiên liệu Đối vớinhiên liệu đốt là trấu, nhiệt độ trong buồng lửa ở mức 800 ÷ 900 0C khi ra khỏi buồnglửa nhiệt độ sẽ thấp hơn một chút nênta chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là Ɵbl’’ =

11 - Phếu cấp nhiên liệu

12 – Van xoay lấy tro

13 – Quạt gió cấp

14 – Cửa vệ sinh

15 – Quạt khói

16 - Ống khói.

17 – Bộ phận cấp nhiên liệu

18 – Bồn chứa nước

Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý lò hơi tầng sôi đốt vỏ trấu công suất 10t/h

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY

4.1 Tính thể tích không khí lý thuyết

Thường tính cho 1 kg nhiên liệu rắn, lỏng hoặc 1 m3 tiêu chuẩn (ở t = 0 0C và p =

760 mmHg) Các công thức tính toán được xây dựng trên cơ sở các phương trình phảnứng hoá học xảy ra khi cháy nhiên liệu với điều kiện tổn thất q3 = 0, đây hoàn toàn làđiều kiện lý tưởng nên ta gọi lượng không khí tính được là lượng không khí lý thuyết.Tất nhiên cũng đủ chính xác nếu q3 không quá lớn

Thể tích không khí lý thuyết của nhiên liệu rắn được xác định theo công thức sau(theo công thức 2-1 trang 16 [1]):

Vkk0 = 0,0889(Clv + 0,375Slv) + 0,265Hlv – 0,033Olv [m3

tc/kg]

= 0,0889(0,387 + 0,375.0,001) + 0,265.0,05 – 0,033.0,36 = 3,58 m3

Xét khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu rắn:

Thể tích khí 3 nguyên tử: theo công thức 2-3 trang 17 [1]

=0,79 Vkk0 +0,008 Nlv ≈ 0,79 V kk0 2.828Thể tích nước V0H 20=0,111 Hlv+0,0124 W lv+0,0161V kk0 +0,24.G ph 0.68Thể tích khói

Chọn hệ số không khí thừa trong buồng lửa tầng sôi αbl = 1,25

Tính toán được thể hiện trong bảng 2.2

Bảng 4 2 Thể tích thực của sản phẩm cháy

Thể tích thực của sản phẩm cháy (khi đốt 1 kg nhiên liệu) (m3/kg)

Hệ số không khí thừa vào

V H 20=V H 200 +0,0161 (∝−1) V kk0

V K=V Kkho+V H 20=V0Kkho

+(∝−1) V kk0 +V H 20

Hệ số không khí thừa các vị trí tiếp theo được xác định bằng tổng của hệ số khôngkhí thừa buồng lửa với lượng không khí lọt vào đường khói giữa buồng lửa với tiếtdiện đang xét ΔPα

Hệ số không khí thừa đầu ra: α” = α’ + ΔPα

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.3

Bảng 4 3 Bảng hệ số không khí thừa

Trong đó: ∆ α0:lượng không khí lọt vào buồng lửa

∆ α n :lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền (buồng lửa đốt trấu nên không có hệ thống nghiền)

Nhiệt độ (CƟ) RO2 (CƟ) N2 (CƟ) H2O (CƟ) kk I o

4.4 Entanpi của không khí và khói

Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:

14,63.1000 = 1,21 < 6 nên bỏ qua Itro

Bảng 4 6 Bảng Entanpi của sản phẩm cháy

800 3960 5210.91 6200.91 _ _ _ _

4.5 Cân bằng nhiệt lò hơi

Lập cân bằng nhiệt lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cân bằng giữalượng nhiệt đưa vào lò hơi (Qđv) với tổng lượng nhiệt sử dụng hữu ích (Q1) và các tổnthất nhiệt của lò Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 Từ cân bằng nhiệt ta có thể tính được hiệu suất

lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu

Lượng nhiệt đưa vào lò tính cho 1kg nhiên liệu rắn:

Q đv=Q t lv

+Q KK n

+Q nl+Q ph−Q K , [KJ/kg]

Trong đó: Q t lv – nhiệt trị thấp của nhiên liệu, KJ/kg

Q ng KK−¿nhiệt do không khí mang vào, chỉ tính khi không khí được

sấy nóng trước bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò Ở đây khôngkhí được sấy bằng khói lò ở BSKK nên Qn

Với: Qđv – nhiệt lượng đưa vào lò, [kJ/kg]

Q1 – nhiệt lượng sử dụng hữu ích, [kJ/kg]

Q2 – tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi, [kJ/kg]

Q3 – tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học, [kJ/kg]

Q4 – tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học, [kJ/kg]

Q5 – tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh lò, [kJ/kg]

Q6 – tổn thất nhiệt vật lý của xỉ, [kJ/kg]

4.5.2 Xác định tổn thất nhiệt của lò

4.5.2.1 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi Q2

Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 hoặc q2 được xác định theo côngthức sau:

4.5.2.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học Q3 hoặc q3.

Khi thiết kế, q3 được chon theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệudùng, biện pháp đốt và kết cấu buồng lửa Với nhiên liệu trấu ta chọn q3 = 3 %

4.5.2.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học Q4 hoặc q4

Khi thiết kế, q4 được chọn theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệudùng và kết cấu buồng lửa Với nhiên liệu trấu ta chọn q4 = 4 %

4.5.2.4 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5

Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5 được xác địnhtheo toán đồ thực nghiệm (h.3.1) [1] Có D = 10 T/h suy ra q5 = 3 %

4.5.2.5 Tổn thât nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6 hoặc q6

Trong lò hơi tầng sôi đốt nhiên liệu trấu không tạo xỉ nên Q6 = 0

4.5.3 Lượng nhiệt sử dụng có ích

Nhiệt lượng có ích trong lò được xác định theo công thức :

Q hi=D bh(i bh−i nc), [kJ/h]

Trong đó:

D bh : Sản lượng hơi bão hoà của lò hơi , Dbh = 10, T/h

i bh : Entanpi của hơi bão hoà Tra bảng nước và hơi bão hoà với tbh = 180

ºC và P = 10 bar có ibh = 2778 kJ/kg

i nc: entanpi của nước cấp Tra theo bảng nước và hơi bão hoà với

Pnc = 1,2.Pqn =1,2.10 = 12 bar

tnc = 80 ºC và p = 12 bar có inc = 334,9 kJ/kg Vậy Q hi=10.1000 (2778−344,9)=¿ 24331000 kJ/h

= 6806,378 kJ/s

4.5.3.1 Hiệu suất của lò hơi

Hiệu suất η của lò hơi được xác định bằng công thức :

η=100−(q2+q3+q4+q5+q6) , %

η=100−( 4,23+3+4 +3+0 )=85,77 %

4.5.3.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò

Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò B được xác định theo công thức:

B= Q hi

η Q t lv= 6806,378

0,8577.14630=0,542

kg s

4.5.3.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò

Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán được dùng đề xác định thể tích sản phầm cháy

và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và nhiệt lượng chứa trong chúng

B tt=B(1− q4

100)=0,542(1− 4

100)=0,521kg

s

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ SÔI TRONG BUỒNG LỬA

5.1 Tính toán chế độ sôi

Trong buồng lửa tại lớp hạt vật liệu, bên dưới sẽ có lớp cát thạch anh, bên trên lớpcác là lớp vỏ trấu (Biomass) Khi cấp gió thổi vào buồng lửa qua mặt sàng phân phốigió phải có đủ năng lượng để tạo sôi được lớp vật liệu

Theo R.B Rosenbaum, tốc độ sôi được tính theo công thức thực nghiệm sau:

Trong đó: Re – tiêu chuẩn Renol

ν – Độ nhớt động học của không khí ứng với nhiệt độ trung bình củakhông khí bên trong lò hơi và ngoài trời, m/s2

d – đường kính tương đương của hạt vật liệu, m

Nhiệt độ trung bình của không khí được xác định:

t = (tkkl + θbl)/2 = (30 + 850)/2 = 440 0C

Từ nhiệt độ này ta tra bảng Thông số vật lí của khói khô ta được:

Khối lượng riêng của không khí : ρk = 0,497 kg/m3

Độ nhớt động học : νk = 0,000069606 m/s2.Khi tính toán các đại lượng, ta tính cho cả 2 vật liệu cát và vỏ trấu

Tiêu chuẩn Re: Remin

Tiêu chuẩn Re: Remax

Ar

18 + 0,6 Ar



Tốc độ sôi tối đa:

Tốc độ sôi tối ưu là tốc độ mà ở đó chế độ sôi ổn đinh Nói cách khác là ở chế độ

đó chiều cao của lớp sôi duy trì ổn định

Tốc độ sôi tối ưu thấp nhất có thể được lấy theo tốc độ nhỏ nhất của vật liệu nặnghơn

Tốc độ sôi tối ưu cao nhất có thể được lấy theo tốc độ lớn nhất của vật liệu nhẹhơn

Vkkbl =

273 .273

tt kk

t

B V 

Trong đó: Btt – lượng nhiên liệu tiêu hao, kg/s

Vkk – thể tích không khí cần khi đốt nhiên liệu, m3/kg

t – nhiệt độ trong buồng lửa, 0C

5.1.5 Tốc độ dòng không khí trong buồng lửa ω

Tốc độ dòng khí trong buồng lửa được xác định như sau:

ω = Vkkbl /fbl

Trong đó: fbl - tiết diện ngang của buồng lửa, m2 Chọn sơ bộ trước kích thước

chiều rộng và chiều sâu buồng lửa sẽ có được tiết diện ngang củabuồng lửa

5.1.6 Tính độ rỗng của lớp sôi ε

Độ rỗng của lớp sôi chính là tỉ số giữa thể tích trống và tổng thể tích của lớp sôi

Độ rỗng của lớp sôi được tính theo công thức thực nghiệm sau:

0,21 218.Re 0,36.Re

Tiêu chuẩn Ar: Ar

3 2

Đường kính tương đương của hạt vật liệu dtd 0.002 0.0012 m

g – Gia tốc trọng trường, m/s2

ρg – Khối lượng riêng của cát, kg/m3

ε – Độ rỗng lớp sôi

Từ đó ta tính được trở lực của bộ phân phối khí theo CT trang 330 [2] như sau:

ΔPPd = k.ΔPPb [kg/m2]Trong đó: k – là độ sụt giảm trở lực, lấy trong khoảng 0,1 ÷ 0,3

Vận tốc không khí tại miệng thổi được xác định theo CT 11-26 trang 330 [2] nhưsau:

Trong đó: Cd – Hệ số điều chỉnh đường kính miệng thổi, có thể chọn 0,8

ΔPPd – Trở lực bộ phân phối khí

ρgor – Khối lượng riêng của không khí tại miệng thổi, ứng với nhiệt

độ không khí tại miệng thổi tra bảng “Tính chất nhiệt vật lí củakhông khí khô”

Vận tốc này không được nhỏ hơn 30m/s (đây là mức an toàn) và không được lớnhơn 90m/s (mức nguy hiểm) theo trang 330 [2]

Trên bề mặt bộ phân phối khí có các ống phân phối, mỗi ống có các lỗ phun nhỏ,thông thường sẽ bố trí 8 lỗ phun đối xứng nhau trong 1 ống phân phối

Lưu lượng không khí qua 1 lỗ phun Vp được xác định bằng vận tốc không khí tạimiệng thôi tỉ lệ với tiết diện của lỗ phun

2 4

p

d

V U 

Trong đó: Uo – vận tốc không khí tại miệng thổi

d – đường kính của lỗ phun, d = 10 mm

5.2.5 Lưu lượng không khí của 1 ống phân phối V

Tương ứng với số lỗ phun trên 1 ống phân phối ta xác định được lưu lượng khôngkhí qua 1 ống phân phối:

V = n.Vp

Với n là số lỗ phun trên 1 ống

5.2.6 Số ống phân phối trên mặt sàng

Số ống phân phối được xác định dựa vào lưu lượng không khí cần thiết cho quátrình cháy Vtt = Btt.Vkk = 0,542.4,48 = 2,43 m3/s

Số ống phân phối: N = Vtt /V

Các đại lượng tính toán trên được thể hiện trong bảng 5.2

Bảng 5 2 Tính toán bộ phân phối khí cho lò hơi

1 Khối lượng riêng không khí tại miệng thổi ρk 0.497 kg/m3

Lưu lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy Vtt 2.43 m3/sSau khi tính toán, cấu tạo của bộ phân phối khí được thể hiện trong hình 5.1

Hình 5 1 Cấu tạo bộ phân phối khí

CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA, BUỒNG LẮNG

6.1 Tính toán buồng lửa

Lò hơi có sản lượng D = 2,778 kg/s trong đó có 2 bộ phận đều cùng làm nhiệm vụsinh hơi, nên ở đây ta chia ra dàn ống sinh hơi trong buồng lửa sẽ nhận 70% sản lượnghơi của lò và ở cụm đối lưu sẽ nhận 30% còn lại

6.1.1 Chiều sâu buồng lửa b

Chiều sâu tối thiểu của buồng lửa phải đảm bảo theo bảng 4.2b trang 43 TL1 ứngvới lò hơi có sản lượng D ≤ 50 t/h

Chọn chiều sâu buồng lửa b là 1,8m

6.1.2 Chiều rộng buồng lửa a

Chiều rộng buồng lửa được chọn dựa vào tỉ số a = x/√ D , nếu x ≥ 0,67 và x ≤ 1,25thì kích thước a phù hợp

Chọn sơ bộ a = 1,7m, suy ra x = 1,22 thoả mãn điều kiện nên chọn a = 1,7m

Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để chonguyên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa Chiều dài ngọn lửa tạo nên trongquá trình cháy tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu đốt, phương pháp đốt và công suất lòhơi

Chiều cao ngọn lửa được xác định dựa vào tốc độ dòng khí và thời gian vật liệulưu lại trong buồng lửa

Đối với lò hơi tầng sôi, thời gian trung bình mà vật liệu lưu lại trong buồng lửa là

Tốc độ dòng khí trong buồng lửa ω = 3,13 m/s đã xác định ở chương 5.

Suy ra chiều cao buồng lửa hbl = 3,13.2 = 6,26 m

6.1.4 Các kích thước hình học của buồng lửa

Kích thước hình học của buồng lửa được xác định theo phần 4.1.4.1 và 4.1.4.2trang 48 và 49 [1]

Hình 6.1 thể hiện các kích thước của buồng lửa sau khi tính toán

Hình 6 1 Các kích thước của buồng lửa

Bảng 6 1 Các kích thước của buồng lửa

Chiều cao cửa khói ra ở tường sau của buồng lửa hr 1.62 m

6.1.5 Các thể tích của buồng lửa

Các thể tích của buồng lửa được xác định theo phần 4.1.4.3 trang 49 [1]

Bảng 6 2 Các thông số thể tích buồng lửa

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa dự kiến Ɵbl" 700 oC

6.1.6 Diện tích tường của buồng lửa

Bảng 6 3 Diện tích các tường cửa buồng lửa