KHÓA LUẬN tốt NGHIỆP đại học CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH TÍNH TOÁN THIẾT kế lò hơi CHO NHÀ máy ĐƯỜNG AN KHÊ – GIA LAI

Tổng quan về năng lượng của nhiên liệu: Năng lượng là một phần không thể thiếu cho sự phát triển kinh tế-xã hội của mọi quốc gia trên toàn cầu.Con người sử dụng công nghệ kĩ thuật để phá

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT-LẠNH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI CHO NHÀ MÁY ĐƯỜNG AN KHÊ – GIA LAI

GVHD: ThS Nguyễn Văn Tuấn

Phạm Cao Đại Vinh 18076221

Phạm Cao Đại Vinh MSSV: 18076221

Số liệu cho trước:

Nhiên liệu đốt: Bã mía

Năng suất: 70 tấn/h

Thông số hơi: Sản lượng định mức của lò hơi: = 70 T/h

Nhiệt độ hơi đầu ra của bộ quá nhiệt: = 440 Nhiệt độ nước cấp: = 230

Áp suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: = 42 bar

II/ Nội dung đề tài:

1 Tra cứu một số vấn đề.

2 Nghiên cứu về nhiên liệu sinh khối.

3 Nghiên cứu về lò hơi đốt ghi.

4 Tính toán thiết kế lò hơi.

5 Tính nhiệt thiết bị lò hơi.

III/ Ngày giao nhiệm vụ: //2021.

IV/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trinh thực hiện đồ án này, chúng em đã nhận được sự chỉ dạy và giúp

đỡ rất nhiều của quý thầy cô và những đàn anh đi trước.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến quý thầy cô Bộ môn khoa Công nghệ Nhiệt lạnh Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, những người đã truyền đạt những kiến thức quý báu và hỗ trợ về cả tinh thần và vật chất cho chúng em.

Đặc biệt, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Văn Tuấn người đã tận tình hướng dẫn và động viên chúng em từ những khó khăn ban đầu cho đến khi hoàn thành đồ án này.

Cuối cùng, mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức trong khả năng có thể, song chắc rằng

đồ án này vẫn còn còn nhiều sai sót Rất mong nhận được sự đánh giá và góp ý chân thành của quý thầy cô Chúng em luôn trân trọng và cảm ơn những góp ý quý báu này Xin kính chúc sức khỏe quý thầy cô.

Tôi xin cam đoan những kết quả trong luận văn này là của riêng tôi (chúng tôi ), không

có bất cứ sự sao chép nào và cũng chưa từng được công bố trong bất kỳ tài liệu của tác giả nào khác.

Sinh viên thực hiện

Trần Thanh Tuấn Trần Trung Quy

Lê Quốc Trung Phạm Cao Đại Vinh

Trần Thanh Phúc

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 8

Chương 1 9

TỔNG QUAN 9

1.1 Tổng quan về nhiên liệu đốt: 9

1.1.1 Tổng quan về năng lượng của nhiên liệu: 9

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước: 9

1.1.3 Tình hình nghiên cứu trong nước: 10

1.1.4 Sinh khối và môi trường: 11

1.2 Giới thiệu về lò hơi 12

1.2.1 Thành phần cơ bản của lò hơi 12

1.2.2 Phân loại lò hơi 12

1.2.3 Nguyên lí hoạt động của lò hơi 13

1.2.4 Ưu và nhược điểm của nồi hơi 13

1.2.5 Lò hơi ghi tĩnh 13

Chương 2 14

TÍNH TOÁN, CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI 14

2.1 Thông số cho biết: 14

2.1.1 Bảng thành phần 14

2.1.2 Thông số hơi: 14

2.2 Xác định sơ bộ dạng lò hơi 15

2.2.1 Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa 15

2.2.2 Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi 15

2.2.2.1 Dạng cấu trúc của pheston 15

2.2.2.2 Dạng cấu trúc của bộ quá nhiệt 15

2.2.2.3 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí 15

2.2.2.4 Đáy buồng lửa 15

2.3 Nhiệt độ khói và không khí 15

2.3.1 Nhiệt độ khói thát ra khỏi lò θth 15

2.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa .15

2.3.3 Nhiệt độ không khí nóng 15

2.4 Tính thể tích: 16

2.4.1 Tính thể tích không khí lý thuyết 16

2.4.2 Tính thể tích sản phẩm cháy 16

2.4.4 Thể tích sản phẩm cháy thực tế 17

2.5 Xác định hệ số không khí thừa 18

2.5.1 Lập bảng đặc tính thể tích của không khí 19

2.6 Cân bằng nhiệt lò hơi: 19

2.6.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi 19

2.7 Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi 19

2.7.1 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra 20

2.7.2.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học 20

2.7.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học 20

2.7.4 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh 20

2.7.5 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài 20

2.8 Lượng nhiệt sử dụng có ích 20

2.9 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu 21

2.9.1 Hiệu suất nhiệt lò hơi 21

2.9.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò 21

3.4.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò 21

Chương 3 21

THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 21

3.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa 21

3.1.1 Xác định thể tích buồng lửa 21

3.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa 21

3.1.3 Xác định kính thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa 22

3.1.4 Chọn loại, số lượng vòi cấp nhiên liệu và cách bố trí 22

3.1.5 Các kích thước hình học của buồng lửa 22

3.1.6 Hệ số trong buồng lửa: 23

3.1.7 Các đặc tính của buồng lửa: 24

3.2 Dàn ống sinh hơi 25

Chương 4 27

THIẾT KẾ DÃY PHESTON 27

4.1 Đặc tính cấu tạo 27

4.2 Tính nhiệt dãy pheston 31

4.3 Phân phối nhiệt lượng cho các bề mặt đốt: 31

4.3.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích của lò 31

4.3.2 Tổng lượng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston 32

4.3.3 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt II 32

4.3.4 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi 32

4.3.5 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của dãy pheston 32

4.3.6 Nhiệt lượng hấp thu của bộ quá nhiệt cấp I: 32

4.3.7 Nhiệt lượng hấp thu của bộ quá nhiệt cấp II 32

4.3.8 Nhiệt lượng hấp thụ của bộ quá nhiệt 32

4.3.9 Nhiệt lượng hấp thu bằng đối lưu của bộ quá nhiệt 32

4.3.10 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước 32

4.3.11 Độ sôi bộ hâm nước 33

4.3.12 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí 33

4.3.13 Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp 2 : 33

4.3.14 Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt Nhiệt độ khói sau bộ quá nhiệt cấp II 33

Chương 5 THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT 34

5.1 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II 34

5.1.1 Đặc tính cấu tạo 34

5.2 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp I 41

CHƯƠNG 6 45

THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP 45

6.1 Đặc tính của bộ hâm nước: 46

CHƯƠNG 7 49

THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

LỜI MỞ ĐẦU

A Đặt vấn đề

Trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện nay thì vấn đề về năng lượng là điều vô cùng quan trọng và cần thiết Năng lượng giúp ích rất nhiều trong các lĩnh vực sản xuất hóa chất, điện năng, thực phẩm, cung cấp cho đời sống của con người Điển hình là việc ứng dụng năng lượng vào sản xuất tại nhà máy đường An Khê – Gia Lai Trong đó, lò hơi là một thiết bị quan trọng giúp cung cấp năng lượng trong quá trình sản xuất đường tại nhà máy Điều quan trọng là thiết bị lò hơi này có thể giúp nhà máy tận dụng triệt để chất thải bã mía giải quyết đầu ra của chất thải, giảm thiểu gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh Năng lượng đang chứng tỏ vai trò quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội và trở thành vấn đề mang tính chất toàn cầu Hiện nay, việc khai thác và sử dụng năng lượng đặt loài người đứng trước hai thách thức: thiếu hụt nguồn năng lượng trong tương lai và ô nhiễm môi trường Bởi vậy, việc sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm, có hiệu quả, sử dụng các nguồn năng lượng mới là rất quan trọng và cần thiết trong chiến lược và chính sách phát triển năng lượng của mỗi quốc gia.

Vì vậy chúng em quyết định nghiên cứu, tính toán thiết kế cho lò hơi công nghiệp đốt nhiên liệu bã mía với năng suất 70 tấn/h, để phục vụ cho việc tìm hiểu về lò hơi đốt nhiên liệu sinh khối.

Trong quá trình tính toán chúng em đã cố gắng hết sức nhưng không thể tránh khỏi một số thiếu sót, rất mong được sự góp ý chân thành từ phía các thầy và các bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1

TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nhiên liệu đốt:

1.1.1 Tổng quan về năng lượng của nhiên liệu:

Năng lượng là một phần không thể thiếu cho sự phát triển kinh tế-xã hội của mọi quốc gia trên toàn cầu.Con người sử dụng công nghệ kĩ thuật để phát triển,tìm hiểu thêm về nhiều loại hình năng lượng mới để ngoài các loại năng lượng trong tự nhiên nhằm loại bỏ việc sử dụng nguồn tài nguyên có hạn trên trái đất như dầu mỏ,khí đốt Một phần là để đảm bảo sự cạn kiệt tài nguyên trên trái đất,ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng đến cuộc sống của chính chúng ta.Cũng đã có rất nhiều nguồn năng lượng được đẩy mạnh cho việc khai thác sử dụng với năng suất ổn định và bảo đảm thân thiện với môi trường như:Năng lượng gió,năng lượng mặt trời,trong đó năng lượng sinh khối đang là năng lượng đặc biệt đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.Đảm bảo ít sự tác động xấu đến môi trường xung quanh nhưng vẫn mang lại tính

ổn định cho sự phát triển lâu dài cho nền kinh tế Việt Nam.

Năng lượng sinh khối được biét đến là loại năng lượng sử dụng nhiên liệu chất đốt từ các loại cây công nghiệp,phế phẩm nông nghiệp như: trấu,vỏ cà phê,gỗ vụn,củi Trong đó bã mía là nguồn nhiên liệu sinh khối cho thấy được sự hiệu quả về mặt năng suất,tác động xấu đến môi trường thấp,giá thành thấp Được sử dụng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ,làm nguồn nhiên liệu đốt tốt cho lò hơi điển hình là Nhà máy đường An Khê-Gia Lai.

Khái niệm 'chất thải thành của cải' sinh khối chuyển đổi sinh khối có giá trị thấp thành các sản phẩm giá trị gia tăng chứa đựng tiềm năng kinh tế cao, đã thu hút được

sự quan tâm của cả giới học thuật và các doanh nghiệp trong ngành Với khí hậu nhiệt đới, Malaysia có một ngành nông nghiệp phong phú và rừng mưa nhiệt đới dày đặc, làm nảy sinh vũ khí sinh khối mà hầu hết chúng đều chưa được sử dụng Do đó, chuyển đổi "chất thải thành của cải" sinh khối thông qua các công nghệ chuyển đổi nhiệt hóa khác nhau và những thách thức tiềm năng đối với việc phân vùng thương mại ở Malaysia

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

Trong bài báo này, một đánh giá quan trọng về tình trạng trưởng thành của bốn các tuyến chuyển đổi nhiệt hóa hứa hẹn nhất ở Malaysia (tức là khí hóa, nhiệt phân, hóa lỏng vàxử lý nước) được đưa ra Sự phát triển hiện nay của các công nghệ chuyển đổi nhiệt hóa cho sinh khối chuyển đổi ở Malaysia cũng được xem xét và đánh giá theo tiến độ toàn cầu Bên cạnh đó, kỹ thuật cốt lõi Những thách thức trong việc thương mại hóa các công nghệ xanh này cũng được nhấn mạnh Cuối cùng, triển vọng tương lai cho việc thương mại hóa thành công các công nghệ này ở Malaysia Liên đoàn Công nghiệp Sinh khối Malaysia (MBIC) đã ghi nhận khoảng 96,54 triệu tấn (MT) trong tổng số dự kiến hàng năm sinh khối sẵn có ở Malaysia Sự phân bố của sinh khối các loại như thể hiện trong Hình 1 sau đó có thể tạo ra khoảng 4,4 USD tỷ giá trị kinh tế mỗi năm bằng cách giả định khả năng tiếp cận 30% và Tạo giá trị RM500 / MT Việc huy động 25 triệu tấn chỉ riêng về sinh khối cọ dự kiến sẽ tạo ra khoảng 66.000 việc làm mới với tổng thu nhập quốc dân là 10 tỷ USD cũng như tăng công suất lắp đặt năng lượng tái tạo lên đến 2080 MW vào năm 2020 (EPU, 2015).

Năng lượng Bền vững (SEDA) (EPU, 2015) Nhìn chung, sản xuất sinh khối cọ ở Malaysia đặt ra một xu hướng ngày càng tăng trong suốt 10 năm qua (xem Hình 2) Hơn nữa, dự kiến sẽ đạt được sản lượng sinh khối cọ N100 M t / y (Rizal và cộng sự, 2018) Xem xét kỹ lưỡng tiềm năng của khối lượng sinh học, có thể thuyết phục rằng

có một cơ hội kinh doanh lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp sinh khối ở Malaysia (MiGHT, 2013; Lam và cộng sự, 2013; MGCC, 2017).( Tổng quan về công

nghệ chuyển đổi nhiệt hóa sinh khối ở Malaysia, *Yi Herng Chan và đồng nghiệp*)

1.1.3 Tình hình nghiên cứu trong nước:

Ở việt nam công nghệ hóa sinh khối vẫn còn khá mới mẻ Trong khi đó nguồn nguyên liệu với trữ lượng koorng lồ này lên đến hơn 160 triệu tấn mỗi năm [5] Nguồn sinh khối tiềm năng ở Việt Nam bao gồm các nhóm:

o Phế phụ phẩm trồng trọt: trấu, rơm, rạ, bã mía, thân ngô, cây công nghiệp (sắn, cao su, dừa…), hạt các loại (lạc, macca, casava), cây ăn quả…

o Phế phụ phẩm lâm nghiệp: giấy vụn, vụn gỗ…;

o Phế phụ phẩm chăn nuôi: phân từ trại chăn nuôi gia súc, gia cầm;

o Và chất thải rắn đô thị.

Hình 1.1 Mô phỏng quan hệ sinh khối

Theo ước tính, đến năm 2030 và năm 2050, tổng tiềm năng lý thuyết nguồn điện sinh khối lần lượt đạt khoảng 113 triệu MWh và 120 triệu MWh [3] Tiềm năng lý thuyết nguồn điện sinh khối trên cả nước tăng khoảng 1,9%/năm đến năm 2030 và tăng khoảng 0,6%/năm cho giai đoạn 2030-2050 [3].

Mặc dù tiềm năng lý thuyết như trên, nhưng tiềm năng kỹ thuật của nguồn điện sinh khối ở Việt Nam thấp hơn do các giới hạn về khai thác theo từng vùng miền, khu vực Tổng tiềm năng kỹ thuật nguồn điện sinh khối Việt Nam đến năm 2030 dự kiến sẽ đạt 75,5 triệu MWh và tăng lên 82,17 triệu MWh vào năm 2050 [3].

Hình 1.2 Bản đồ thông tin sinh khối Việt Nam

Bản đồ thông tin sinh khối Việt Nam (hình 1.2) thể hiện sự khác nhau về tiềm năng lý thuyết (trái) và tiềm năng kỹ thuật (phải) của phế phụ phẩm trồng trọt sau khi tính toán đến một số giới hạn khai thác như: được nông dân đồng ý bán phế phụ phẩm trồng trọt, chỉ tính sản lượng phế phụ phẩm còn thừa sau khi đã sử dụng những mục đích sẵn

có [4].

Và để công nghiệp hóa nguồn năng lượng vô tận này chúng em chọn đồ án lò hơi sử dụng nghuyên liệu sinh khối, cụ thể ở đây là bã mía

1.1.4 Sinh khối và môi trường:

Sinh khối hấp thụ CO2 trong suốt quá trình phát triển và thải ra môi trường rất ít lượng CO2 khi bị đốt cháy nên góp phần làm giảm ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính Mặt khác, năng lượng sinh khối không chứa lưu huỳnh và khi đốt cháy chỉ sinh ra một lượng nhỏ CO, đặc biệt không sinh ra các chất độc hại Vì vậy dùng năng lượng sinh khối thì mục tiêu giảm ô nhiễm không khí sẽ được cải thiện so với dùng năng lượng có nguồn gốc từ xăng dầu.

Bảng 1.1 Sự sắp xếp nguyên tố và giá trị gia nhiệt của các loại nhiên liệu khác nhau

gia nhiệt

MJ/dry-kg Than

Rác thô 45,5 6,8 25,8 2,4 0,5 19 16,4

1.2 Giới thiệu về lò hơi

Nồi hơi - Lò hơi (Tiếng anh: steam boiler) là thiết bị sử dụng nhiên liệu (than, củi, trấu, giấy vụn…) để đun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như giặt là, sấy gỗ, khách sạn … 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 yêu cầu 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 chuyên dùng cho nồi hơi (lò hơi) Điều đặc biệt của nồi hơi (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 cần cấm lửa và cấm nguồn điện (như các kho xăng, dầu)

Lò hơi hoạt động chủ yếu dựa vào nhiệt lượng sinh ra của nhiên liệu, biến thành nhiệt năng của hơi nước Hơi này được cung cấp cho các quá trình sản xuất công nghiệp như gia nhiệt cho không khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy dệt, sản xuất đường, hóa chất, rượu bia và nước giải khát… trong trường hợp này hơi sử dụng được gọi là hơi bão hòa (Saturated Steam) Ngoài ra, trong công nghệ cao, các nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi để vận hành máy phát điện thì hơi được sử

dụng được gọi là hơi quá nhiệt (Superheated Steam).

Hình 1.3 Lò hơi ghi có hai ba-long 1.2.1 Thành phần cơ bản của lò hơi

- Lò hơi

- Bộ phận sử dụng hơi

- Bể cấp nước cho lò hơi

- Hệ thống đường ống dẫn hơi và nước

- Thiết bị điều khiển và van công nghiệp hơi nóng.

1.2.2 Phân loại lò hơi

-Tùy theo mục đích sử dụng mà cấu tạo lò hơi có thể khác nhau Vì vậy phân loại chúng cũng khác nhau

-Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa có các loại: lò ghi gồm lò ghi thủ công (ghi cố định), lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơ khí, lò phun đốt với nhiên liệu lỏng hay khí,…

-Theo chế độ tuần hoàn của nước gồm các loại: tuần hoàn tự nhiên, đối lưu cưỡng bức, đối lưu tự nhiên

-Theo lịch sử phát triển lò có các loại: kiểu bình, ống lò, ống lửa, ống nước -Theo thông số hay công suất của lò có: lò hơi công suất thấp, trung bình, cao, siêu cao,…

-Theo công dụng có: lò hơi tĩnh lại, lò hơi nửa di động và di động, lò hơi cho công nghiệp, lò hơi cho phát điện

1.2.3 Nguyên lí hoạt động của lò hơi

Lò hơi nhìn rất phức tạp và có nhiều thiết bị đi kèm nhưng lò hơi lại có nguyên

lý hoạt động khá đơn giản Mọi hoạt động chủ yếu dựa vào quy trình tạo nhiệt lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, sau đó nhiệt lượng gia nhiệt nước nóng biến thành nhiệt năng của hơi nước Nước cấp được bơm hút tuần hoàn qua bể chứa nước

và được bơm liên tục vào nồi hơi.

1.2.4 Ưu và nhược điểm của nồi hơi

* Ưu điểm

-Sử dụng nguồn nhiên liệu than, củi, trấu, giấy vụn nên có thể tiết kiệm được những nguồn tài nguyên bị bỏ phí

-Tạo ra nguồn năng lượng an toàn, không gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động

cơ ở nơi cấm lửa và nguồn điện (các kho xăng, dầu, ) -Có thể điều chỉnh, cài đặt được mức nhiệt và áp suất nhiệt phù hợp cho từng ngành nghề và lĩnh vực

-Đáp ứng được nhu cầu sử dụng nhiệt cực kì lớn của tất cả các ngành công nghiệp -Quá trình vận hành của lò hơi cực kì êm ái, không gây ra tiếng ồn

-Có nhiều chủng loại để đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng

* Nhược điểm

-Việc lắp đặt nồi hơi cần có không gian và diện tích rất lớn -Trong quá trình sử dụng tạo ra nhiệt lượng và áp suất rất lớn nên dễ phát sinh tình trạng cháy, nổ

-Khi sử dụng nguyên liệu đốt sinh nhiệt có thể sản sinh ra khói, bụi gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

1.2.5 Lò hơi ghi tĩnh Đây là công nghệ đốt trên mặt ghi cố định, đưa nhiên liệu vào trong buồng lửa bằng

phương pháp thủ công Nhiên liệu được đưa qua cửa lò vào ghi, nhiên liệu mới đưa vào nằm trên lớp nhiên liệu cũ đang cháy Không khí cung cấp cho quá trình cháy được thổi từ gầm ghi lên qua lớp tro xỉ, được gia nhiệt tới một nhiệt độ nhất định, đồng thời có tác dụng làm cho một ít cốc chưa cháy hết trong xỉ tiếp tục cháy hết Sau

đó không khí đã nóng sẽ cung cấp ô xy cho lớp cốc đang cháy Buồng lửa ghi tĩnh làm việc với nhiều loại nhiên liệu có kích cỡ khác nhau, đặc biệt là kích cỡ Nhiên liệu được cấp vào buồng đốt bằng thủ công, và nhờ gió cấp dưới ghi, nhiên liệu sẽ được đốt cháy trên ghi tỏa ra năng lượng cung cấp cho các chùm ống sinh hơi.

Hình 1.4 Lò hơi ghi đốt bã mía

*Tại sao nồi hơi ghi tĩnh lại phổ biến như vậy?

Có thể thấy, thông qua phần đặc điểm, bạn sẽ hiểu được tại sao loại lò hơi ghi tĩnh sử dụng phổ biến như vậy Ngoài ra, còn có thêm một số đặc điểm khác như:

- Thiết kế đơn giản và dễ vận hành, bảo trì

- Công suất phù hợp

- Sử dụng được cho nhiều loại nguyên liệu

- Buồng đốt cho hiệu suất cao

- Độ tiêu hao nhiên liệu thấp

- Các hệ thống đi kèm đạt tiêu chuẩn quốc tế

2.1.2 Thông số hơi:

Sản lượng định mức của lò hơi: = 70 T/h

Nhiệt độ hơi đầu ra của bộ quá nhiệt: = 440

Áp suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: = 42 bar

Loại nhiên liệu đốt: Bã mía

2.2 Xác định sơ bộ dạng lò hơi 2.2.1 Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa

Dựa vào công suất của lò hơi là 70 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn nên sử dụng lò hơi buồng lửa ghi.

Độ tro không cao và lượng chất bốc cũng không quá thấp nên chọn phương pháp thải xỉ khô Mặt khác giảm được tổn thất nhiệt thải xỉ nên tăng hiệu suất lò hơi.

Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ Π vì đây là loại lò hơi phổ biên nhất hiện nay Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói điều đặt ở vị trí thấp nhất.

2.2.2 Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi A) Dạng cấu trúc của pheston

Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xác định cụ thể cấu tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó.

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (trước cụm pheston) được chọn theo tài liệu [2]

B) Dạng cấu trúc của bộ quá nhiệt

Chọn phương án có sử dung bộ quá nhiệt trung gian.

C) Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí

Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu để cháy nên nhiệt độ không khí nóng không cần cao

nhiệt lượng nhiều hơn nước có thể chảy phía trong làm mát các ống nên đặt trước BSKK hay nói cách khác đặt BHN ở vùng khói có nhiệt độ cao hơn.

D) Đáy buồng lửa

Dùng buồng đốt ghi thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro có dạng hình phểu, cạnh

2.3 Nhiệt độ khói và không khí 2.3.1 Nhiệt độ khói thát ra khỏi lò θth

Dựa vào bảng 1.1, Tài liệu [6], với nhiên liệu rẻ tiền, chọn được = Nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao thì lò hơi vẫn hoạt động tốt

2.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa

Chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa khoảng trích dẫn

2.3.3 Nhiệt độ không khí nóng

Buồng lửa ghi thải xỉ khô dùng không khí làm môi chất sấy, với nhiên liệu đốt là bã

Chú thích

6- Bộ hâm nước cấp 7- Bộ sấy không khí cấp

Chọn theo tài liệu [7]

Thể tích khói khô lý thuyết

Thể tích sản phẩm cháy:

Entanpy không khí khô lý thuyết:

Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò:

Tra bảng nhiệt dung riêng trang 280 sách lò hơi và mạng nhiệt, nội suy:

= 0,413505.0,92948.140 + 1,615932.1,05352.140 + 0,966698.2,14228.140

= 582,0778 Entanpy khói thải thực tế:

Khí 3 nguyên tử

= Hơi nước

= Nồng độ tro bay theo khói

(Theo thể tích)

Bảng 2.1 Kết quả tính toán entanpy

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

266,95 535,79 808,85 1088,36 1374,56 1667,03 1965,19 2261,65 2576,02 2887,81 3203,15 3521,58 3843,51 4166,66 4492,49

426,59 862,06 1313,41 1782,40 2262,17 2744,49 3248,71 3764,51 4294,08 4829,24 5348,01 5911,26 6497,30 7063,28 7639,91

1677,39 2272,16 2880,72 3327,95 3936,53 4556,08 5195,68 5839,97 6469,11 7143,81 7842,53 8521,61 9212,28

2.5 Xác định hệ số không khí thừa

Hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa chọn theo tài liệu[7]: Buồng lửa ghi thải xỉ khô tra được hệ số không khí thừa α = 1,35 Lượng không khí lọt vào trong đường khói được xác định theo bảng 10-3 trong tài liệu [7].

Bảng 2.2: Giá trị lượng không khí lọt vào đường khói Δα

2.5.1 Lập bảng đặc tính thể tích của không khí

-Hệ số không khí thừa ở cửa ra buồng lửa =1,35 -Hệ số không khí thừa tại các vị trí tiếp theo được xác định bằng tổng của hệ số không khí thừa buồng lửa với lượng lọt vào đường khói giữa buồng lửa với tiết diện đang xét

Δα Hệ số không khí thừa đầu ra α” = α’ + Δα.

Bảng 2.3: Bảng hệ số không khí thừa

Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí

Δα0: lượng không khí lọt vào buồng lửa, Δ = 0,1;

Δαn: lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền, Δ = 0

2.6 Cân bằng nhiệt lò hơi:

2.6.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi

Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn xác định theo công thức

Trong đó : nhiệt trị thấp của nhiên liệu : nhiệt lượng do không khí nóng mang vào, được tính đến khi không khí được sấy nóng bằng nguồn nhiệt bên ngoài, = 0 khi lấy từ bộ sấy không khí của lò;

= là nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào.Vì không có sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài nên có thể bỏ qua = 0

: nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò.

: nhiệt lượng phân hủy khi đốt đá dầu.

Đối với lò đốt than bột thì = 0 và = 0 Như vậy đối với các lò hơi đốt bã mía mà không sấy không khí bằng nguồn nhiệt bên ngoài thì

lượng nhiệt đưa vào sẽ được coi gần bằng nhiệt trị thấp của nhiên liệu =

2.7 Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi

Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài hoặc được xác định theo công thức

= Trong đó

chọn có = 374,26548 kJ/kg.

= Với nhiệt độ = 30 ºC đã chọn:

= là entanpi không khí lạnh vào lò

2.7.2.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học

2.7.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học = 6,34%.

2.7.4 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5 = 1,26%

2.7.5 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài

Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài hoặc = 1,26%

2.8 Lượng nhiệt sử dụng có ích

Lượng nhiệt sử dụng hữu ích trong lò được xác định bằng công thức

Trong đó

là sản lượng hơi quá nhiệt, = 70 T/h;

là entanpi của hơi quá nhiệt Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt với

2.9.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò

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

3.4.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò

Để xác định tổng thể tích sản phẩm cháy và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và nhiệt lượng chứa trong chúng người ta sử dụng đại lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán

Chương 3

THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 3.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa 3.1.1 Xác định thể tích buồng lửa

Sau khi tính toán nhien liệu chúng ta xác định được lượng nhiên liệu tiêu hao, trên cơ sở chọn nhiệt thế thể tích buồng lửa, ta xác định được thể tích buồng lửa của lò

,

để đạt tối ưu cho chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật, chọn = 300 kW/ Từ đó ta tìm được

thể tích buồng lửa

Với = 28790,3 kg/h là lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán;

= 6885,3848 kJ/kg là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.

3.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa

Chiều cao buông lửa được chọn trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa Đối với buồng lửa ghi đốt công suất

D = 70 T/h thì chiều dài ngọn lửa được chọn = 12m Khi đó chọn chiều cao buồng

3.1.3 Xác định kính thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa

Diện tích tiết diện ngang buồng lửa được chọn:

= a.b = 3,1.4,5 = 14 Chiều cao phiễu lạnh:

Chiều rộng và sâu buồng lửa được chọn dựa theo loại vòi cấp nhiên liệu và cách đặt chúng, đảm bảo cho ngọn lửa không văng tới tường đối diện, có xét tới yêu cầu chiều dài bao hơi để bảo đảm phân ly hơi, yêu cầu về tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt, đồng thời thỏa mãn được nhiệt thế chiều rộng buồng lửa.

Tỷ lệ chiều rộng và chiều sâu của lò: a/b = 0,68

3.1.4 Chọn loại, số lượng vòi cấp nhiên liệu và cách bố trí

Chọn loại vòi cấp nhiên liệu phù hợp đốt bã mía Với sản lượng hơi 70 t/h, chọn số lượng vòi cấp nhiên liệu là một, bố trí ở tường trước.

Các kích thước cơ bản lắp ráp với lò ghi đốt bã mía thải xỉ khô

- Từ trục vòi cấp đến mép phiễu thải tro xỉ bằng 2m.

- Từ trục vòi phun đến mép tường bằng 1m.

3.1.5 Các kích thước hình học của buồng lửa

Diện tích tường bên

Ta tính các diện tích của hình nhỏ

Vậy Diện tích tường trước Ft

Diện tích tường sau Fs

= ( 1,706+1,414+9+3,223).3,1 = 47,5633 Diện tích xung quanh buồng lửa

= 2.53,845 + 50,0903 +47,5633 = 205,3436 Thể tích buồng lửa V

V = .a = 53,845.3,1 = 166,9195 Nhận thấy thể tích buồng lửa theo hình vẽ sai số rất ít với thể tích đã tính toán nên lấy các thông số kích thước buồng lửa theo hình vẽ.

3.1.6 Hệ số trong buồng lửa:

M: hệ số kể đến vị trí tương đối của tâm ngọn lửa theo chiều cao của buồng lửa

A,B lấy theo tài liệu [10]: 0,52; 0,3

có thể lấy = 0,5 (buồng lửa ghi)

Độ đen của buồng lửa:

Trong đó:

là tỷ số giữa diện tích ghi lò với diện tích vách tường buồng lửa Chọn loại ghi tấm với chiều dài tấm 1500mm, chiều rộng tấm 250mm, ta có 3 tấm ghi ghép lại:

Độ đen của ngọn lửa:

: áp suất trong buồng lửa

Hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường khói:

s: chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ trong buồng lửa

Hệ số làm yếu bức xạ do các hạt tro bay:

(Theo thể tích)

Chọn đường kính tro chọn bằng 20 : là khối lượng riêng của khói =1,3 kg/m3

Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt cốc đang cháy:

là hệ số làm yếu bức xạ của các hạt cốc, thường

là hệ số kể đến ảnh hưởng của nồng độ các hạt cốc có trong ngọn lửa

Độ đen ngọn lửa:

3.1.7 Các đặc tính của buồng lửa:

- nhiệt trị thấp của nhiên liệu làm việc,

- nhiệt lượng do không khí mang vào buồng lửa,

,

Với: và là lượng lọt không khí vào buồng lửa và hệ thống nghiền than.

- là nhiệt dung riêng của không khí nóng ở nhiệt độ

-là nhiệt lượng của khói tái tuần hoàn mang vào buồng lửa, chỉ kể đến khi có trích

1 phần khói ở đường khói đuôi lò đưa về buồng lửa, kJ/kg,

bảng nội suy ta có:

Entanpy của khói sau buồng lửa:

Nhiệt lượng hấp thu riêng trong buồng lửa:

Với φ là hệ số giữ nhiệt, kể đến phần nhiệt lượng của khói được bề mặt đốt hấp thu:

Bảng 3.1: Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi

hiệu

Đơn vị Tường

trước

Tường sau

Tường bên

147,7

Chương 4

THIẾT KẾ DÃY PHESTON

4.1 Đặc tính cấu tạo

Dãy ống pheston do dàn ống sinh hơi ở tường sau buồng lửa làm nên Nó nằm ở đầu

ra buồng lửa có nhiệt độ rất cao nên ta bố trí các ống thưa ra để tránh hiện tượng đóng

xỉ Bước ống chọn theo tiêu chuẩn, ở đây bố trí so le nhằm giảm độ bám bẩn Ta chia dàn ống thành 4 cụm.

Đơn vị