thiết kế - chế tạo nồi hơi tầng sôi công suất 2000kgh

và lò hơi cũng là một trong những nguôn cung câp năng lượng quan trọng trong quá trình sản xuất công nghiệp Lồ hơi hay còn gọi là nồi hơi công nghiệp là thiết bi sử dụng nhiên liệu để

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÂN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIET KE_CHE TAO NOI HƠI CÔNG

NGHIEP KIEU TANG SOI CONG SUAT

2T/h

NGUYÊN VĂN LONG NGUYEN TU BUC MSSV: 1070493

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Nhu câu vê năng lượng trên thê giới ngày càng cao vì xã hội càng phát triên, người ta càng phải làm ra nhiêu sản phâm đê phục vụ cho nhu câu ngày một tăng của con người và lò hơi cũng là một trong những nguôn cung câp năng lượng quan trọng trong quá trình sản xuất công nghiệp

Lồ hơi ( hay còn gọi là nồi hơi) công nghiệp là thiết bi sử dụng nhiên liệu để

đun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt dé phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như sấy, đun nấu, nhuộm, hơi để chạy tuabin máy phát điện, vv Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ

và áp suất phù hợp để đáp ứng cho các loại công nghệ khác nhau Để vận chuyển nguồn năng lượng có nhiệt độ và áp suất cao này người ta dùng các ống chịu được nhiệt, chịu được áp suất cao Điều đặc biệt của lò hơi mà không thiết bị nào thay thế được là tạo ra nguồn năng lượng an toàn không gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động cơ ở nơi cân câm lửa và câm nguôn điện (như các kho xăng, dâu)

Lò hơi là một trong những thiết bị cung cấp nhiệt năng hiệu quả và chỉ phí thấp nên được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành

công nghiệp đều có nhu cầu sử dụng nhiệt với mức độ và công suất khác nhau Các

nhà máy như: Nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh kẹo, sử dụng Lò hơi để sây sản phẩm Một số nhà máy sử dụng Lò hơi để đun nấu, thanh trùng như nhà máy dược phẩm, nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, hay dầu thực

vật

Hầu hết trong các nhà máy công nghiệp có sử dụng nhiệt thì người ta sử dụng thiết bị Lò hơi để làm nguồn cung cấp nhiệt và dẫn nguồn nhiệt ( hơi) đến các máy móc sử dụng nhiỆt

Đối với Việt Nam là nước đang trong giai đoạn Công nghiệp hóa nên chu cầu

về nguồn nhiệt (hơi) là rất lớn để phục vụ cho nền sản xuất đang ngày càng lớn mạnh

CHUONG 1 LI DO CHON DE TAI, GIOI HAN DE TAI

I LI DO CHON DE TAI

Hién nay trén thé giới đã có hàng triệu nồi hơi ra đời để phục vụ sản xuất Công suất, kiểu dáng và nhiên liệu dùng cho nó cũng đa dạng Các nồi hơi sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện có công suất lên đến hàng ngàn tấn hơi/ giờ Các loại nhiên liệu thường sử dụng cho nồi hơi đa số là dầu DO, dầu FO, than đá Ngoài ra người ta còn tận dụng các nguồn phế phẩm nông nghiệp, lâm nghiệp để làm nhiên

liệu đốt cho nỗi hơi để giảm chi phí và ô nhiễm

Có nhiều loại nồi hơi và chúng được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau Nếu phân loại về kiểu đốt nhiên liệu thì có loại lò hơi ghi xích, lò hơi ghi tĩnh, lò hơi kiểu phun, lò hơi kiểu tầng sôi

Trong thời đại hiện nay, con người đang đang phải đối mặt với rất nhiều

thách thức như nguồn tài nguyên đang dần cạn kiệt, biến đổi khí hậu, các nhân

tố đó tác động rất lớn đến đời sống và sản xuất, nó đặt con người vào tình thế phải tìm kiếm một nguồn nhiên liệu mới để thay thế nhưng ít ảnh hưởng đến môi trường sống hơn Sự thay đổi này phải đồng thời với sự thay đổi công nghệ

Thế giới đã nghiên cứu và chế tạo nồi hơi kiểu tẵng sôi từ đây rất lâu (khoảng

những năm 80 của thế ký XX) Còn đối với Việt Nam thì công nghệ nồi hơi tầng

sôi chỉ manh nha phát triển trong vài năm trở lại đây Ưu điểm của kiểu nôi hơi đốt tầng sôi là sử dụng được đa dạng nhiên liệu, hiệu xuất sử dụng nhiên liệu cao Vận hành đơn giản, ít tôn nhân công vận hành,

Đặc biệt là đối với Việt Nam — một nước nông nghiệp nên nguồn phế phẩm

nông nghiệp rất phong phú về số lượng cũng như chủng loại như trấu, bã mía, củi,

rơm rạ, mùn cưa, vỏ hạt điều, vỏ cà phê, tất cả các phế phẩm đó đều có thể sử dụng để làm nhiên liệu cho nổi hơi và nó được sử dụng thật sự hiệu quả cho kiểu nồi hơi tầng sôi vì tỷ trọng nhe, nhiét tri thấp, chất bốc cao,

Ngoài ra giá thành nhiên liệu cũng là một vân đê trong sản suât Theo sô liệu thực nghiệm của Công ty TNHH Công Nghệ Nồi Hơi Phú Hưng về so sánh mức

tiêu hao nhiên liệu và chi phí nhiên liệu sản xuât tính cho 1 tan hơi nước trong l

Mức tiêu Giá nhiên „

Stt Loai nhién liéu hao (ke) liệu (VNĐ) sản xuât

Như đã trình bày trên, nguồn nhiên liệu tận dụng từ phế phẩm dổi dào, phù

hợp sử dụng cho nồi hơi theo công nghệ tầng sôi, hiệu xuất sử dụng nhiên liệu cao

và đối với Việt Nam kiểu lò tầng sôi cũng còn khá mới mẽ Chính vì thế, chúng tôi

mong muốn trình bày một số nghiên cứu dựa trên nền táng nồi hơi truyền thống để

có những đánh giá về ưu và khuyết điểm của kiểu lò hơi tầng sôi thông qua Đề tài

“ Tính toán — Thiết kế - Chế tạo nồi hơi Tầng sôi công suất 2000kg/h”

II GIỚI HẠN ĐÈ TÀI

Vì thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài này chỉ giới hạn ở một số vẫn đề:

- Tính toán nhiệt cho nồi hơi

- Thiết kế một số chỉ tiết, thiết bị kèm theo để nồi hơi hoạt động

- Trình bày phương pháp gia công, chế tạo nồi hơi

- Thu thập các thông số khi nồi hơi hoạt động đề kiểm nghiệm lại cơ sở lý thuyết

- Phương pháp vận hành, bảo trì và khắc phục sự cố lò hơi

Trong quá trình thực hiện, đề tài không tránh khỏi những sai sót khách quan cũng

như chủ quan vì vậy rất mong sẽ nhận được những góp ý và trao đổi để các vẫn

đề được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 2 TÌNH NHIỆT LÒ HƠI

I THONG SỐ LÒ HƠI

1.Sản lượng định mức của lò hơi: D= 2000kg/h

2.Ap suat tính toán trong balong hơi Pụu = 10 bar

6 Lò ghi thủ công ( ghi cồ định)

7.Đặc tính nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng là củi trâu

IL TINH THE TICH VA ENTANPI CUA SAN PHAM CHÁY

Lượng không khí lý thuyết

Đại Lương Công thức Buông | Dàn không Bộ khử

đốt 0 ong 6 khi bui ụ1

Hệ sô không khí

thừa sau các mặt 1.35 1.37 1.42 1.47 nóng

Thể tích hơi nước, Vhao = V' wo +

theo thể tích T; = FRoa : Fuao 0275 | 0.255 | 0.249 | 0.241

Nong độ tro bay ne 1.115 | 1.035 | 1.011 | 0.980

trong khói ( A*a)/(100*V®

Bảng 3: Cân băng nhiệt và tính tiêu hao nhiên liệu của lò hơi

1 Nhiệt trị tính toán của ni Kj/Kg Q`=Q”,+Q(+i¿+Q¿= |15068.88

3 Entanpi khoi thai It Kj/Kg | Tratheo TLS véiat = 1.47 773

4 Entanpi không khí câp lia | Kj/Kg | Tratheo TLS ty=30"C 125

5 Ton that nhiét do chay q4 % Chonjtheo TL1 tr38 1.5

8 Tốn thất nhiệt do tỏa q5 % Chonjtheo TLI tr39 3.5

nhiệt ra môi trường

mang ra ngoai

10 Hệ sô bảo ôn @ o = 1 —q5/100 0.965

11 | Toan bé tén that nhiét | Xq % >q =q2 + q3 + q4 + q5 12

13 Entanp!1 hơi nước bảohòa | lụn Kj/Kg | Trabanghoinudc(P,,=10bar, | 2776

tụụ= 178 °C)

14 Entanpi nước cấp inc Kj/Kg | Trabanghoinudc(P,,=10bar, | 104.8

tạụ= 25 °C)

hữu ít trong lò hơi

16 Tổng lượng tiêu hao B Kg/h | B= Q,;-100/(Q’’, n) 403

CHUONG 3 TINH TOAN THIET KE

I THIET KE BUONG DOT

I.1 X4c dinh kich thuéc buéng dot

Chọn két cau buéng dét nhu hinh vé:

IL.1.1Tính các thông số buông lửa(theo TL2)

Thể tích buồng lửa:

V, = BEQh _ 397.15068 _ |

qv 150.3600

Dién tich mat ghi:

Feui = Vụ/h = ` = 1.2m’ chon bang A m?*

Bố tri buồng lửa như hình vẽ:

h2 =0.3m h1 =2.3m h3 = 1.65 m chiều rông a = 1.85m

> b=0.97m

Chiêu dài buồng lửa c = 2.2 m

Do buông lửa đốt củi trâu là chính nên cân có một chiêu cao đê củi trên ghi:

Mặt trước , hai mặt bên , mặt sau và hai mặt trên

Diện tích bức xạ cua tung mat:

Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khói:

Trong đó

P: là áp suất trong buồng lủacó thể lay 0.5 atm

S: chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ buồng lửa

K: hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường thể khí và bởi các hạt rắn:

9 =R/H,, = 4/22 = 0.18

_ 0,8 *0.42 -0.64 0.42+ 1- ).42)0.18*0.0 —

ao

IL.1.4 Tính toán thông số phân bố nhiệt trong buông đốt

Lượng nhiệt hữu ít của buông lửa theo T2

100- ;3- 16 | 2kk

Với Q¿¿ là lượng nhiệt do không khí mang vào:

Qbl- "bl VoJq= ee Vode = Ty pi

_ 15137 — 3396 _ 2023- 323

= 9.63 KJ/Kg Tính lại nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa:

Vậy nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là:

041" = 1038°C Entanpi của khói ra khỏi buồng lửa là:

I", = 8292 KJ/Kg

Lượng nhiệt bức xạ của buồng lửa:

Qu” = 0( Qu - I"sy

=0.965*(15137 -8292)

= 6605 KJ/Kg

II TINH TOAN CAC THONG SO BALONG

Chon so b6 kich thuéc balong nhu sau:

=92mm

Với t1, t và bố trí như trên ta được tối đa 215 ống lửa trên mặt sàn của

balong Nhưng chỉ dung voi mặt snf dạng hinh chử nhật, trên thực tế mặt sàn dạng hình tròn Vì vậy số lượng ống sẻ ít hơn

Ta có diện tích tiếp nhiệt toàn bộ ống lủa:

Vậy số ống lửa cần thiết là 114, chia làm 2 pass, mỗi pass 57 ống lửa

II PHÂN PHÓI NHIỆT CÁC BÈ MẶT ĐÓT

II.1 Lượng nhiệt hấp thụ tại các bề mặt đốt

lượng nhiệt hữu ích của lò hơi:

Qui = DC tbh — inc)

= 2000*(2776 — 104.8)

= 5342400 KJ/h Lượng hấp thụ bức xạ tai buồng lửa

Qạ¡” = 6605*397

= 2625827 KJ/h

Luong nhiét hap thụ đối lưu tại balong là:

Qui = Qại - Quị”

HI.2 nhiệt độ khói sau các bộ trao đổi nhiệt

Entanpi và nhiệt khói tại đầu ra buông lửa:

0,1" = 1038 °C

§ạị = 8292 KJ/Kg

Hệ số bảo ôn:

§ọ=0,986 Entanpi khói và nhiệt độ ra sau balong:

By- nguyên liệu tiêu hao tính toán

Vị thể tích sản phẩm cháy tra theo bảng 2

œy¡ hệ số không khí thừa tại balong

Ø -nhiệt độ nhiệt độ trung bình

0 =(1038 + 1953⁄2 = 616 °C

F diện tích mặt cắt cho khói đi qua

F=03- ).003?*z *57 =0.145 mỸ

397 *5.2*1.395(616+ 773) 0.145 * 273 *3600

ự — hệ số sử dụng chọn bằng 0.95 (TL3 tr137)

Ob, - hé số tỏa nhiệt bức xạ

dụ, = 1.163*a,*o',, , W/m?.°C (TL1 tr 252)

Trong do:

œ„„ được xác dinh theo hinh 10.18 TL1 tr 252

a, _d6 den cua dong khoi

p— áp suất trong đường khói lấy bằng 1 atm

ta có:

k = k,*r, + ky*p

u — nòng độ tro trong khói = 1.011g/mẺ tra bảng 2

k, — hệ số làm yếu bức xạ bởi các khí 3 nguyên tử: (theo

TL2 tr50)

k, = 0.8+1.6* TT H1 0387 } 3.16*4Íp„s \ 1000 /

œ„ tra theo TLI tr 252 với

Vậy nhiệt độ khói ra khỏi balong la :Ö¿¿¿ = 186 °C

IV TÍNH BỘ SÁY KHÔNG KHÍ

IV.1 Chọn sơ bộ kích thước bộ sấy không khí

Số dãy ống theo chiều không khí đi là 10

Mặt cắt ngang cho không khí đi

Bạ„- nguyên liệu tiêu hao tính toán

V, thể tích sản phẩm cháy tra theo bảng 2

œ„„„hệ số không khí thừa trung bình tại bộ sấy không khí = 1.395

0 nhiệt độ nhiệt độ trung bình

Tính lại nhiệt độ khói ra khỏi bộ sây không khí:

Entanpi khói ra khỏi bộ sẵy không khí là:

vay

= 5.7 m/s Vận tốc không khí trong bộ sấy không khí

Btt*V *œ + Y73) F,, * 273 * 3600

Trong do:

By- nguyên liệu tiêu hao tinh toán

V, thể tích không khí lý thuyết œ„„„hệ số không khí thừa = 1.3

0 nhiệt độ nhiệt độ trung bình

0= (60+30)/2 = 45 °C

397 * 3.36 *1.3(45 + 173) 0.336 * 273 *3600

vậy

=1.12m/s

Hệ số tỏa nhiệt từ sản phẩm cháy tới bề mặt đun nấu, W/(m’K)

O11 = (Og) + Ox)

Trong do: op, hé số tỏa nhiệt bằng bức xạ, đối với bộ sây không khí cấp thứ

nhất = 0

É hệ số sử dụng = 0.85

ơạ¡ hệ sô tỏa nhiệt băng đôi lưu

GVHD: Nguyễn Văn Long SVTH:Hồ Quang Hỷ Nguyễn Tứ Đức 25

dại= 1.163*Co*Cy* our

Coo Cy, Og dugc tra theo TL1 ta duoc

Cy = 0.98

Cy = 1.1 gại= 125 KJ/m”h vậy : ơ = gq = 0.85*1.163*0.98*1.1*125

Diện tích trao đối nhiệt tại bộ sây không khí

A = Ao aN

2.3*] Ao

_f

_ 486- I5)- 151- 15) 23* Ip 186 - L5)

(151 — 15)

= 123°C Kiểm tra lại lương nhiệt mà bộ sấy không khí nhận được:

K*H*A Cứu = 1000

_ 26*37.68 *138

1000

= 125 KI/Kg Kiểm tra lại entanpi và nhiệt độ khói ra khỏi bộ sấy không khí:

Vậy nhiệt độ khói ra khỏi bộ sấy không khí là:

0=158°C, I=1185 KJ/Kg

CHUONG 4 TINH TOAN THIET KE HE THONG XU LY BUI

Ổ - — in(2) |

\z p(n, -K yl Ff, )

Trong đó:

L- lưu lượng khói, m°/s

Pp — khéi lượng đơn vị của bụi, kg/m”

u — hệ số nhớt động lực của không khí, Pa.s

n — số vòng quay, vg/s

r¡, r¿ 1 lần lượt là bán kính lõi, vỏ và chiều dài của thiết bị lọc, m

1— chiều dài làm viêc cảu xilo

Tìm các đại lượng cần thiết:

Lưu lượng khói: Theo TL⁄4 tr189

Theo TLó tr 126 ta có thể chọn sơ bộ kích thước xilo con

GVHD: Nguyễn Văn Long SVTH:Hồ Quang Hỷ Nguyễn Tứ Đức 31

Để có được hiệu quả lọc bụi tốt nhất nên ta chọn xilo có đường kinh d = 259

Hình 7.21 Cấu tạo của xíelon con trong xiclon chùm của Hãng Lọc sạch khí (Liên Xô cñ) [I8]

Bang 7.8 Kích thước của xiclon con, mm, trong xiclon chim theo ban vé hinh 7.21

BO tri cac xilo con như hình vẽ:

GVHD: Nguyễn Văn Long

SVTH:Hà Quang Hỷ_Nguyễn Tứ Đức 32

Số lương xilo con là 37 được bồ tri so le chia làm 4 đấy như hình vẽ

Ngoài ra hệ thống] ọc bụi còn có hồ lắng bụi được trình bài trong bản vẽ

GVHD: Nguyễn Văn Long SVTH:Hồ Quang Hỷ Nguyễn Tứ Đức 33

IV Tính toán và chọn công suất quạt hút và thôi, tính bảo ôn

Theo TL 4 ta chọn được tốc độ khói ra khỏi ống khói œ = 6m/s

Từ đó ta tính được tiết diện ống khói là:

BuV,@73+ )

3600 * 273 *@

VỚI:

B¿„ — lượng nhiên liệu đốt trong 1h

t— nhiệt độ khói ra khói ống khói ta lay 80°C V¿ — lưu lượng thể tích khói thải