PhÇn 1 1 PhÇn I NhiÖm vô thiÕt kÕ S¶n lîng h¬i ®Þnh møc 163 t/h Th«ng sè h¬i ¸p suÊt trong bao h¬i Pbh = 5,4 MPa ¸p suÊt ®Çu ra bé qu¸ nhiÖt Pqn = 5,0 MPa NhiÖt ®é h¬i qu¸ nhiÖt tqn = 420 oC [.]
Nhiệm vụ thiết kế
Sản lượng hơi định mức 163 t/h
- áp suất trong bao hơi Pbh = 5,4 MPa
- áp suất đầu ra bộ quá nhiệt Pqn = 5,0 MPa
- Nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn = 420 o C
Nhiệt độ nước cấp tnc = 145 o C
Hệ số xả lò Px < 2%
Nhiệt độ khói thải sau bộ sấy không khí qx = 166 o C
Nhiệt độ không khí nóng tk2 n = 297 o C
Nhiệt độ không khí lạnh t k2 l = 20 o C
Độ chứa hơi trong không khí d g/m 3 tc
Hệ thông nghiền than băng thùng nghiên bi có phễu than trung gian.
Đặc tính của nhiên liệu
Thành phần làm việc của nhiên liệu
Tên Clv Hlv Olv Nlv Slv Wlv Alv
Chất bốc trong thành phần cháy của than.
Nhiệt trị thấp của than.
Q lv t = 3540 kcal/kg = 14797,2 kJ/kg
Chú ý : Các nhiệt độ đặc tính của tro t1 = 1000-1200 o C t2 = 1080 -1420 o C t3 40 -1450 o C
Xác định cấu trúc lò hơi
Cân bằng không khí
Dựa vào phương pháp đốt của lò hơi và tính chất nhiên liệu, ta xác định hệ số không khí thừa đầu ra buồng lửa (\(\alpha_{bl}\)) Hệ số không khí lọt của buồng lửa, hệ thống nghiền than và các bề mặt đốt cũng được xem xét để xác định hệ số không khí thừa cho các bề mặt đốt.
Hệ số không khí thừa đầu ra buồng lửa chọn theo tiêu chuẩn thiết kế PH-5-
2 ở thiết kế này V c #,90,3 m/s.
Đối với bộ hâm nước có sôi wn >1 m/s.
Khi thiết kế đặc tính cấu tạo phải đảm bảo trước hết.
Hình 9: Đặc tính cấu tạo bộ hâm nước.A-A
Bảng 14: Đặc tính cấu tạo bộ hâm nươc
Stt Tên Ký hiệu Công thức Kết quả Đơn vị Ghi chú
1 Đường kính ống d Chọn Φ32x3 mm
2 Bước ống ngang S 1 Chọn 95.00 mm
3 Bước ống dọc S 2 Chọn 60.00 mm
4 Bước ống tương đối Ngang S 1 /d 95/32 2.97
5 Chiều rộng đường khói a Chọn 7.31 m
6 Chiều sâu đường khói b Chọn 2.44 m
7 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách S v Chọn 32.50 mm
8 Số ống trong mỗi dãy ngang n (b-2*S v )/S 1 +1 26 ống
9 Số ống trong mỗi dãy kép ngang Z 1 2*n-1 51 ống
10 Chiều dài ảnh của mỗi ống L Chọn 6.80 m
11 Tiết diện đường khói đi F a*b - n*d*L 12.2 m 2
12 Tốc độ trung bình của khói đi qua cụm ống ω k B tt *V k *(1+θ tb hn /273)/F 12.88 m/s
13 Diện tích tiết diện lưu thông của nước f 0.785*d 2 tr *Z 0.027 m 2
14 Tốc độ nước đi trong ống ω n D*v n /f 1.84 m/s >1 phù hợp yêu cầu
15 Số dãy ống kép n Chọn 32.00 dãy
17 Chiều sâu khoảng không trước bộ bâm l k Chọn (xem hình vẽ)
18 Hệ số A Tiêu chuẩn tính toán
19 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khói S [1.87*(S 1 +S 2 )/d-4.1]*d 0.159 m
20 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ có tính đến khoảng không S' S*(l s +l k )/l s 0.23 m 2
21 Diện tích bề mặt chịu nhiệt H hn π*d*l*n k *Z 1 1116 m 2
22 Sai số giữa tính truyền nhiệt và cấu tạo ΔH (Hct-Htn)/Hct 2.80 % Nằm trong phạm vi cho phép
Bảng 15: Tính truyền nhiệt bộ hâm nước.
Ký hiệu Công thức Kết quả Đơn vị Ghi chú
1 Lượng nhiệt hấp thu của bộ hâm nước Q hn Đã xác định 31995000 w
2 Nhiệt độ khói đầu vào θ' hn Đã xác định 731 o C
3 Nhiệt độ khói đầu ra θ" hn Đã xác định 357 o C
4 Nhiệt độ khói trung bình θ tb hn 0.5*(θ' hn +θ" hn ) 544 o C
5 Nhiệt độ nước cấp ở phía đầu vào t' hn t' hn =t nc 145.00 o C
6 Entanpi nước cấp ở đầu ra bộ hâm nước i" hn i' hn +Q hn /D 1320 kj/kg
7 Nhiệt độ nước cấp ở phía đầu ra t'' hn tbh+(i' hn -i bh )/(2*C pn ) 286 o C
8 Nhiêt độ trung bình nước cấp t tb hn 0.5*(t' hn +t'' hn ) 215 o C
9 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δt [(θ' hn -t" hn )-(θ" hn -t' hn )]/ln[(θ' hn -t" hn )/(θ" hn - t' hn ] 314 oC
10 Nhiêt độ vách ống có bám tro t v t tb +100 315 o C
11 Tốc độ trung bình của khói ω k B tt *V k *(1+θ tb hn /273)/F 12.88 m/s
12 Thành phần thể tích nước của khói r H2O Bảng đặc tính khói 0.866
13 Thành phần thể tích khí 3 nguyên tử r n Bảng đặc tính khói 0.278
14 Nồng độ tro bay trong khói μ Bảng đặc tính khói 6.668
15 Lực hút của khí 3 nguyên tử
16 Hệ số làm yếu bức xạ bởi K k Toán đồ IX 2.56
17 Hệ số làm yếu bức xạ của tro K tr Toán đồ X 0.01
18 Lực hút của khói có chứa tro K (K k *r n +K tr *μ)*S' 0.185 Mn/m 2 -m
19 Hệ số tản nhiệt bức xạ α bx 1.16*a*α tc 12.82 w/m 2 k Toán đồ XI
20 Hệ số bám bẩn ε 0.86*C d *C vl *ε o +Δε 0.0031 m 2 k/w Toán đồ XII
21 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách α dl 1.16*C z *C s *C vl *α tc 119.6 w/m 2 k Toán đồ III
22 Hệ số truyền nhiệt k (α dl +α bx )/[1+ε*(α dl +α bx )] 93.9 w/m 2 k
23 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của H hn Q hn /(k*Δt) 1084 m 2
Thiết kế bộ sấy không khí
Bố sấy không khí cấp I được thiết kế thành 3 đoạn dọc theo chiều đường khói, với đoạn dưới cùng tách rời để dễ dàng thay thế khi bị ăn mòn Bộ sấy này được chế tạo từ thép các bon F40x1,5.
Hình 10: Cấu tạo bộ sấy không khí
Bảng 16: Đặc tính cấu tạo bộ sấy không khí
STT Tên Kí hiệu Đơn vị
Công thức Kết quả Ghi chú
1 Đường kính ống d mm Chọn Φ40x1.5 40.00
2 Bước ống ngang S 1 mm Chọn 60.00
3 Bước ống dọc S 2 mm Chọn 40.00
4 Bước ng tương đối ngang S 1 /d 1.500 dọc S 2 /d 1.00
5 Đường kính ống trung bình d tb m 0,5.(d tr +d ng ) 38.50 dtr = 37
Bộ sấy không khí chia ra làm m đoạn m đoạn Chọn 3.00
6 Số cụm ống theo chiều rộng đường khói n cụm Chọn 4.00
7 Chiều rộng của mỗi cụm ống a 1 mm Chọn 1700.00
8 Chiều sâu mỗi cụm ống b 1 mm Chọn 2440.00
9 Số dãy ống ngang Z 1 dãy (a 1 /s 1 )+1 29
10 Số ống ống doc Z 2 dãy (b 1 /s 2 )+1 62
11 Số ống trong mỗi cụm( có trừ đi những ống ở góc) Z ống (2.Z 1 -1).(Z 2 /2)-6 1782 Xem hình 16
12 Chiều cao của ống đoạn trên l t m Chọn 3.00 đoạn giữa l g m Chọn 2.62 đoạn dưới l d m Chọn 2.24 7.86
13 Tiết diện đường khói đi F m 2 0,785.d tr 2 n.Z 7.66
14 Chiều rộng đường khói a m Chọn 7.27
15 Tiết diện không khí đi đoạn trên f t m 2 l.a –n.Z 1 l.d ng 7.74 đoạn dưới f d m 2 l.a –n.Z 1 l.d ng 5.77
16 Diện tích tiết diện bề mặt chịu nhiệt đoạn trên H t m 2 l.n.Z.p.d tb 2588.70 đoạn giữa H g m 2 l.n.Z.p.d tb 2258.36 doan dưới H d m 2 l.n.Z.p.d tb 1928.01
17 Tổng diện tích tiết diện bề mặt chịu nhiệt H s m 2 Ht+Hg+Hd 6775.08
Bảng 17: Tính truyền nhiệt bộ sấy không khí
STT Tên Ký hiệu Đơn vị Công thức Kết quả
1 Lượng nhiệt hấp thụ của sấy không khí Q s W Từ phân phối nhiệt 14220000
2 Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí O ' s o C Từ phần phối nhiệt 357
3 Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí O '' s o C Từ phân phối nhiệt 166
4 Nhiệt độ khói trung bình của bộ sấy không khí O tb s o C 0,5.( O '' sII + O ' sII ) 262
5 Nhiệt độ không khí đầu vào t ' s o C Dã cho 20.00
6 Nhiệt độ không khí đầu ra t '' s o C Nhiệm vụ thiết kế 297.00
7 Nhiệt độ không khí trung bình t tb s o C 0,5.( t ' sII + t '' sII ) 158.50
8 Thành phần thể tích nướíc trong khói r H2O Bảng đặc tính của khói 0.142
9 Thành phần thể tích khí 3 nguyên tử r n Bảng đặc tính của khói 0.271
10 Tốc độ khói ω k m/s Btt*Vk*(1+θtbskk/273)/F 13.8 10-14m/s
12 Chiều cao toàn bộ bộ sấy không khí L m Giả thiết 6.0 7.0 8.0
13 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của sấy không Hsi m 2 4970.38 5798.77 6627.17 khí
14 Chiều cao trung bình của mỗi đoạn L tb m 2.00 2.33 2.67
15 Tiết diện lưu thông cửa không khí f m 2 5.16 6.02 6.88
16 Tốc độ trung bình của không khí ω k2 m/s (β skk +1/2*Δα skk )*V o *B tt *(1+t tb /273)/f 10.450 8.743 7.463
17 Hế số truyền nhiệt phía không khí α 2 W/m o C
18 Hế số sử dụng x Toán đồ XII 0.75 0.75 0.75
19 Sự chênh nhiệt độ theo chiều ngược tn o C 97 97 97
20 Tham số P (θ'skk-θ''skk)/(θ'skk-t'skk) 0.6 0.6 0.6
21 Tham số R (t''skk-t'skk)/(θ'skk-θ''skk) 1.45 1.45 1.45
22 Hệ số hiệu chỉnh y Toán đồ XV 0.94 0.94 0.94
23 Sự chênh nhiệt độ trung bình thực t o C ψ*[(θ'' skk -t' skk )-(θ' skk -t'' skk )]/ln[(θ'' skk -t' skk )/(θ' skk - t'' skk )] 91 91 91
25 Lượng truyền nhiệt tính toán Q t W 11912998 13245302 14358116
Tong chieu cao bo say khong khi L m 7.86
Do dai trung binh cua moi doan ong L tb m 2.620
Dien tich khong khi di qua moi doan f m 2 6.76
Toc do khong khi trung binh ω k2 m/s 7.622
Dùng phương pháp giải bằng đồ thị ta tìm được tổng chiều cao bộ sấy không khí cấp I.
L =7,86 m Độ dài trung bình của mỗi đoạn ống Ltb =L/m =7,86/3 =2.62 m Diện tích không khí đi qua đoạn ống
F=L tb (a-nZ 1 d n ) =2,62.(7,272-4.29.0,04)=6,9 m 2 Tốc độ khí trung bình. wk2 F 3600
=0,55 là phù hợp yêu cầu.
Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của bộ sấy không khí trong các đoạn khác nhau yêu cầu chiều cao từng đoạn phải khác nhau Giả thiết rằng độ nâng cao nhiệt độ trong từng đoạn có quan hệ tuyến tính là 321:376:431 Do đó, chiều cao của đoạn trong bộ sấy không khí tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của không khí.