Thiết kế lò hơi đốt dầu FO sản lượng 160 Tấn h ( Thuyết minh file word + Kèm các bảng tính exel , word + Kèm các bản vẽ đã thông + Câu hỏi ôn tập bảo vệ )

LỜI NÓI ĐẦUNăng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi nước.. Trong quá trình sản xuất điện năng,lò hơi là khâu quan trọng

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi nước Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước khác trên thế giới, lượng điện năng do nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm tỷ lệ chủ yếu trong tổng lượng điện năng toànquốc Trong quá trình sản xuất điện năng,lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi Nó là một thiết bị không thể thiếu được trong nhà máy nhiệt điện , lò hơi cũng được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác

Ở nước ta hiện nay thường sử dụng loại lò hơi hạ áp và trung áp,vì thế việc nghiên cứu đưa các lò hơi cao áp vào sử dụng là rất hợp lý

Trong kỳ học, này em được giao nhiệm vụ thiết kế lò hơi đốt than sản lượng 160tấn/giờ.Với sự giúp đỡ và hướng dẫncủa thầy giáo Hoàng Ngọc Đồng cùng với việc ngiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành được bản thiết kế này Tuy nhiên,do tài liệu còn hạn chế nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót, em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo của các thầy cô giáo , em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

TRAN THANH SANG

CHƯƠNG I

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

TÍNH TOÁN NHIỆT CHẾ TẠO LÒ HƠI

1 Sản lượng định mức của lò hơi: D = 160 tấn/giờ

Clv Hlv Ol

v Nlv Slv AlvPhần

trăm(%) 84,71 10,71 0,8 0,78 3,01 0,13

XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI

2.1.Sơ đồ nguyên lý của lò hơi:

Chú thích :

Hình 1 :

1 : Bao hơi

2 : Bộ pheston 7:Bộ sấy không khí

3 : Bộ quá nhiệt cấp II 8 : Dàn ống sinh hơi.

4 : Bộ giảm ôn 9 : Vòi phun.

5 : Bộ quá nhiệt cấp I 10 : Ống góp dưới.

6 : Bộ hâm nước 11 : Phần đáy thải xỉ.

12 : Đường khói

thoát.

13 :Bô quâ nhiệt nữa bức xạ

2.2 TÍNH TOÁN PHỤ

2.2.1 Nhiệt dung của nhiên liệu lỏng

Nhiệt dung của nhiên liệu tính theo công thức:

Clong=0,415+1,0006t=0,415+0,0006.25

=0,43 kcal/kg0

C Clong = 1,8 kj/kg0C

2.2.2.Tính thể tích không khí và sản phẩm

cháy lí thuyết

2.2.2.1 Lượng không khí lí thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu lỏng

V0kk = 0.0889(Clv+ 0.375Slv) + 0.265 Hlv - 0.0333Olv

= 0.0889(84,71+0.3753,01) + 0.26510,71 - 0.03330,8

= 10,443 m3tc/kg2.2.2.2 Thể tích sản phẩm cháy lí thuyết (Hệ số không khí thừa  =1)

VRO20 = VCO20 + VSO20 =0,01866(Clv +0,375 Slv )

= 0.11210,71+ 0.016110,53+1,24.0,3

= 1,73 m3tc/kgThể tích khói khô lí thuyết :Vkkho0 = VRO20 + VN20 = 1.6 + 8,32 = 9,84m3tc/kg

Thể tích khói lý thuyết: Vo K = V0kk +VH2O0 =9,92+1,74=11,57 m3tc/kg

3 Bộ quá nhiệt nữa bức xạ 1,1 1,1

4 Bộ quá nhiệt đối lưucấp II 1,1 1,125

5 Bộ quá nhiệt đối lưucấp I 1,125 1,15

6 Bộ hâm nước 1,15 1 ,17

7 Bộ sấy không khí 1,17 1,22

2.2.2 Entanpy của không khí và sản phẩm cháy

Entanpy của không khí lý thuyết cần thiết cho quâ trình chây bằng

Ik0k= V0kk (C.)kk 10,53 (1.29020330) =407,575 kj/kg Entanpy của sản phẩm cháy Ik0

Ik0 = VRO20 (C.)RO2 + VH2O0(C )H2O + VN20(C )N2

Trong đó, CRO2 , CN2 , CH2O :nhiệt dung riêng của RO2 , N2 ,H2O

:nhiệt độ khói thải,0C

Bảng 2 : Đặc tính của sản phẩm cháy

STT Tên đại lượng vàcông thức tính KH Đơnvị a&PheB.Lử

ston

BQNcấpII

BQNcấp I BHN BSKK Khóithải

1

Hệ số không khí

thừa trung bình

) (

5 ,





         2

A a a V

Bảng 3 - Entanpi của sản phẩm cháy (dựa vào bảng 3-2 trang 28 - TBLH T1).T

2.3.4 Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hoá họcQ3 Chọn theo khi đốt dầu :q3 = 0,5%

2.3.5 Tổn thất nhiệt do thải ra môi trường xung quanh Q5

Vơí công suất 160t/h nín q5 =.0,54 %

2.3.6 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6

q6=0(vi nhien liệu lỏng)

Như vậy :Tổng các tổn thất nhiệt trong lò hơi:

2.3.7 Suất tiêu hao nhiên liệu tức lượng nhiên

liệu sử dụng trong1 giờ

Suất tiêu hao nhiên liệu thực tế:

 t t lv 

hi

Q

Q B

nc qn Q

i i D

.

) (

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

Btt = B(1-q4/100) =B=10730kg/h

Bảng 4 - Cân bằng nhiệt và tính lượng tiêu hao nhiên liệu của lò

hơiST

T lượnĐại Đơnvị Tên đại lượng hay cơ sởchọn ,công thức Kết quả

5 q4 % Chọn theo cấu tạo buồng lửa ,cách đốt nhiên liệu 

6 q3 % Chọn theo buồng lửa , nhiên liệuđốt 

7 q2 % (  . ).(100 q4) f()

Q

I I

lv t

kk th

th k

i i

14 iqn KJ/kg Tra bảng hơi quá nhiệt 

15 Qhi KJ/h D(iqn -inc ) = 160.10 (3476,56 966,90)3  103

3

401545.10 39900.0,9373

t

hi lv t

Dựa vào lượng nhiên liệu tiêu hao, cân bằng nhiệt lò hơi, entanpy của khói và sản lượng hơi định mức, ta chọn vòi phun , xác định kích thước buồng lửa bố trí dàn ống sinh hơi, tính lượng nhiệt hấp thụ của dàn ống và nhiệt độ khói thải khỏi buồng lửa

4.1 Chọn vòi phun

Với D =160t/h , số lượng 8vòi đặt hai bên tường đối diện nhau, bố trí thănh hai dêy

Khoảng câch giữa hai dêy vòi phun la 2,7m

Khoảng câch từ đây buồng lửa đến vòi phun dưới lă 3m

Công suất mỗi vòi phun

V p=Btt/n

Trong đó:Btt –Tổng lượng tiíu hao nhiín liệu tính toân

n số lượng vòi phun

suy ra V p=Btt/n=10985,26/8=1373,16 kg/h

Chiều cao trung bình của vòi phun:

hvp = 1 1 2 2

2 2 2 1 1 1

.

.

.

B n B n

h B n h B





,m Với: n1,n2 số vòi phun mỗi dêy

B1,B2 công suất mỗi vòi phun

hvp1,hvp2 khoảng câch từ đây buồng lửa đến mỗi dêy Với n1=n2=3

=4,35m4.2 Tính thể tích buồng lửa

Khi thiết kế buồng lửa ta phải đảm bảo sao cho nhiín kiệu chây hoăn toăn với hệ số không khí thừa  nhỏ nhất , khói sinh ra trong

buồng lửa phỉa có nhiệt độ thích hợp để tro bay theo khói ra khỏi buồng lửa không còn ở trạng thâi lỏng vă bâm trín câc bề mặt truyền nhiệt Tro sinh ra trong buồng lửa không ngừng được thải ra khỏi buồng lửa vă không bâm văo câc bề mặt bức xạ Tất cả câc ảnh hưởng trín ảnh

hưởng trực tiếp văo kích thước câc bề mặt hấp thụ nhiệt đặt trong buồnglửa vă thể tich buồng lửa mă được thể hiện ở nhiệt thế thể tích

Khi bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong buồng lửa quâ bĩ thì nhiệt khói thải ra khỏi buồng lửa sẽ lớn Nếu nhiệt độ năy lớn hơn nhiệt

độ nóng chảy của tro thì tro sẻ chảy lỏng vă bâm lại trín câc ống trao đổinhiệt Nhưng đối với lò đốt dầu thì nồng độ tro bay trong khói rất

thấp.Tuy nhiín tỷ lệ hấp thụ nhiệt của buồng lửa hay bề mặt hấp thụ nhiệt của buồng lửa lă phỉa chọn thỏa đâng

Khi kích thước của buồng lửa lớn thì chi phí xđy dựng lớn do phải tăngchi phí cho bảo ôn, khung lò ,ống trao đổi nhiệt.Vì vậy để giảm giâ thănh của buồng lửa thì phải giảm thể tích của buồng lửa tới mức tối thiểu tức

lă phải chọn qv ở mức cho phĩp Nhưng nếu qv quâ lớn thì q3 vă q4 sẽ tăng dần lín.Vì vậy khi chọn qv phải dựa văo chỉ tiíu kinh tế vă phải đảmbảo đúng kỹ thuật

Để xác định thể tích buồng lửa thì trước hết ta cần phải xác định nhiệt thế thể tích của buồng lửa

bl

lv t tt

Q B

W/m3  v

lv t tt

Q B

m3

Trong đó : Btt : Lượng nhiên liệu tiêu hao [kg/s]

Qtlv : Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu

Trong đó nhiệt thế thể tích qv được chọn theo dạng buồng lửa, ở đây buồng lửa dạng đốt dầu nên chọn qv=250kw/m3

Vậy Vbl = 10985,26 39900/(3600250)

=487 m3

4.3Xâc định kích thước hình học của buồng lửa

3.2.1.Kích thước buồng lửa

1.Chiều rộng buồng lửa a =xDđm0.5

X=(0,67-1,1)

,chọn x=0,9

Vậy a = 0,9(160.1000/3600)0.5=6,003m,lấy a =6 m

2.Chiều sâu buồng lửa: phải thỏa mên a/ b = 1,1-1,25

Suy ra b=a/1,2= 6/1,2 = 5 m lấy b=5m

3.Chiều caobuồng lửa được xác định trên cơ sở chiều dài

ngọn lửa Ở đây, D = 160t/h, chọn chiều dài ngọn lửa Lnl = 14m L=l1+l2 +l3

Với: l3=b/2tg60o

=5/(2.1,73)=1,45m

l1=a/2=6/2=3 m

l2 =l-( l1+l3)=14-(3 +1,45)=9,55 m

6 30

60 2,6

3,5

2,6 4

11,2

3

Sơ đồ buồng lửa

4 Xâc định diện tích buồng lửa:

Để đơn giản trong tính toân ta chia diện tích tường bín thănh nhiều hìnhnhỏ

a Diện tích tường bên Fb

FI = 1/2b/2 b/2 tg300

=1/2 5/25/20,58 =3,625 m2

FII = 1/2b/2bsin600

=1/25/250,87 =5,44 m2

FIII = (hvp + l2-( b sin600-( l3/ sin300)))b/2

487 

.100% = 0,17 % chấp nhận giá trịnày

b Diện tích tường sau:Fs

Fs = lsa= (hvp+ l2 -( b sin600

-( l3/ sin300

)))a = (4,35+ 9,55-( 50,87 -( 1,45/ 0,5)))6

=74,7 m2

c Diện tích tường trước :

6,2

5,2 0,055

0,06

d diện tích toàn buồng lửa:F=2Fb+Ft+Fs

=278,565+110+74,7=341,83 m2

e.Thể tích buồng lửa

Thể tích buồng lửa thực tế:V tbl= Fa =78,5656=471,39 m3 + Kiểm tra thể tích buồng lửa :

487 

.100% = 0,17 % chấp nhận giá trịnày

g Chiều cao buồng lửa

H = a b

V bl

39 , 471

=15,71 mh.Nhiệt thế thể tích buồng lửa:

qv = bl

lv t V

Q B.

= 471 , 39 3600

39900

26 , 10985

= 258,29 kw/m3

qv = kw/m3

=258,29 nằm trong đoạn qv =(205- 345 ) kw/m3

nínthể tích buồng lửa tinh toân lă hợp lý

4.4 Đặc điểm cấu tạo của dàn ống sinh hơi:

Bước ống của dàn ống sinh hơi ảnh hưởng đến khả năng bảovệ tường lò và bảo đảm quá trình cháy ổn định

Chọn bước ống :S = 75

Đường kính ống :d =60

Khoảng cách từ tâm đến tường bên:eb = 60

Khoảng cách từ tâm ống đến tường trước, sau :e = 65

Với s/d =75/ 60 =1.25 , e/d = 1, ta tìm được hệ số góc bức xạ tường dàn ống:x = 0.98

4.4.1Hệ số góc bức xạ hữu hiệu của dàn ống, xi

Bảng5 :ĐẶC TÍNH CỦA DÀN ỐNG SINH HƠI:

=1,034.6.2 Hệ số bảo ôn

ûu Đ.vị T.bên T.sau T.trước Pheston

1 Đkính ngoài của

4.6.8 Nhiệt độ cháy lý thuyết, ta

Entanpi của sản phẩm cháy theo nhiệt độ với

Ia = Qtđ = 40033,06 kj/kg

Ta được ta=1978 ,5 0

C4.6.9 Phân áp suất kí 3 nguyên tử

Pk =P.rk

=P k

ro o h V

V

V 2  2

=1.(1,76+1,6)/12,733=0,264 at4.6.10Hệ số tính toán

1 Hệ số bám bẩn

Tra bảng 9 sách tính nhiệt lò hơi với loại ống dùng là ống trơn ta được ac

2 Hệ số hiệu chỉnh phụ tải nhiệt va thể tích buồng lửa

Với loại buông lửa phun đốt dầu tra theo sách TNLH trang 30 ta có

V

Trong đó: Vbl Thể tích buồng lửa m3

Fbl Diện tích buông lửa m3

.

6 , 1 78

,

- 0,1).(1-0,38.Tbl'' /1000)Trong đó :

Tbl'' nhiệt độ khói ra buồng lửa 0

K Chọn tbl'' =1150 0C

Suy ra Tbl'' =1423 0K

kk =( 0 , 264 5 , 99

137 , 0 6 , 1 78 ,

0 

- 0,1).(1-0,38 1423/1000) =0,32

7 Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt bụi tro bay

kh =0,03.(2-bl'' )(1,6 Tbl'' /1000-0,5) lv

lv H C

672,5

a bl t tb a

C V B

T a F M

T





0CTrong đó:

Ta -Nhiệt độ nóng chảy ly thuyết ,0

K tb -Hệ số sử dụng hữu hiệu

Ft -Diện tích toàn bộ tường buông lửa

abl -Độ đen buồng lửa

 -Hệ số bảo ôn

Btt- Tổng lương nhiên liệu tiêu hao tính toán

VK Ctb -Nhiệt dung riêng trung bình

Ta có :

VK Ctb= ''

''

bl a

bl tđ

t t

I Q

VK Ctb= 1978 , 5 1150

56 , 20870 06

, 40033





=23,13kj/kg.k

tbl'' =

273 1 ) 13 , 23 26 , 10985

9946 , 0 10

5 , 1978 808 , 0 13 , 418 523 , 0 672 , 5 ( 4828

,

0

5 , 1978

6 , 0 8



0C

=1138,45 0C

CHƯƠNG V THIẾT KẾ BỘ QUÂ NHIỆT NỬA BỨC XẠ

Do nhiệt độ hơi đầu ra của hơi quâ nhiệt tqn=5600C > 5300C có độ quâ nhiệt hơi rất lớn nín kích thước của bộ quâ nhiệt sẽ rất lớn nín cần thiết phải có bộ quâ nhiệt nửa bức xạ, đặt ở trín buồng lửa trước bộ pheston.5.1 Thiết kế bộ quâ nhiệt nửa bức xạ

Bảng đặc tính cấu tạo của bộ quâ nhiệt bức xạ:

13 Tiết diện lưu

thong của hơi

14 Tiết diện lưu

thông của khói f

F F

F F

8 , 1

s b

1 ) (

s

l s

l



28 Nhiệt bức xạ từ

buồng lữa vào

BQN đối với dãy

v bx

B

T H a a



 5 , 67 10 )

1918,2

1700174

, 1918

34 Entanpi của hơi

đầu vào i’ KJ/Kg Tra bảng etanpi hơi 2350

35 Entanpi của hơi

đầu ra i“ KJ/Kg i“=i’+i=2350+203,93 2553,9

36 Nhiệt độ hơi đầu

F

V B

273 3600

) 273 (

=

3 , 43 273 3600

) 273 1105 ( 733 , 12 26 ,

26 , 10958 ).

1052 2

, 1918 ( 064 , 0 05 ,

839



t c

t bx

K.

26 , 10958

95 , 732 08 , 196 145

1901,67

Tính kiểm tra:

Q= c

ht c

CHƯƠNG VI

THIẾT KẾ DÃY PHESTON

1 Đặc tính cấu tạo dãy pheston :

Dãy pheston do dàn ống sinh hơi ở tường sau của

buồng lửa làm nên Vì nó nằm ở đầu ra của buồng lửa có nhiệt độ cao nên ta kéo thưa các ống ra để tránh hiện tượng đóng xỉ,muội khô,mồ hóng Trong thiết kế này, cụm pheston chia làm 4 dãy như hình 4 Bước ống ngang và bước ống dọc được tính như

 Đặc tính cấu tạo dêy pheston : xem bảng 7

2 Tính truyền nhiệt dãy pheston :

Mục đích là để xác định lượng truyền nhiệt đối lưu Qđlp và nhiệt độ khói ra sau dãy pheston Vì kết cấu đã chọn trước nên ta sử dụng phương pháp tính kiểm tra để xác định (phươngpháp 3 điểm)

Bảng 7 : Đặc tính cấu tạo của dãy pheston

) 6 , 10

82 , 2





0,721

5 Chiều dày tiết diện ngang đường khói vào l’ m Chọn theo hình vẽ 6,3

l” (aP –

d.n)=6,1(6-0,06.25)

28,3527,45 28,3527,45 28,3527,45 28,35

27,45

Bảng 8 - Tính truyền nhiệt đối lưu dãy pheston

Công thứctínhhay cơ sởchọn

ichú

CÂN BẰNG NHIỆT

1 Nhiệt độ khói ra sau bộ quâ nhiệt nũa bức xạ ” oC Bảng 6 1060 1060 1060

2 Nhiệt độ khói ra sau pheston ”p oC Giả thiếtkiểm tra 980 1000 1020

3 Nhiệt độ trung bình cụm pheston tb oC 1/2 (”+ ”P) 1020 1030 1040

4 Entanpi khói sau bộ quâ nhiệt nữa bức xạ I” KJ/Kg Tra bảng 15105,94 15105,94 15105,94

5 Entanpi khói sau pheston I”p KJ/Kg Bảng 3 (với = 1,1) 14160,42 14481,9 14670,92

6 Độ giáng enthalpi trước và sau pheston Ip KJ/Kg I” - I”P 945,52 624,04 435,02

7 Lượng nhiệt khói truyền đi ứngvới 1 kg nhiên liệu Qkp KJ/Kg  IP 940,79 620,92 432,84

TÍNH TRUYỀN NHIỆT

9 Tỉ số chênh lệch nhiệt độ trungbình

b t

bh qn

t t

t t





"

' '

1 Độ chênh lệch nhiệt độ trung tp oC tP = tb - tbh 724,8 734,8 744,8

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 34

P

K tt F

V

4,529 4,546 4,5641

2 Thành phần thể tích hơi nước trong khói rH2O - Bảng 2 0,039 0,039 0,039

  1 , 163 1. 41,25 41,47 45,72Bảng 8 - Tính truyền nhiệt đối lưu dãy pheston(tiếp theo)

u

Đơnvị

Công thức tínhhay cơ sở chọn Trị số chuGhi

p đl tt p k bh

H

B Q

2 892,15 738,612

3 Hệ số toả nhiệt bức xạ bx m2oCW/ 1,163 a  tcbx 275 256 217

2

bx đl

tt

p p đl

B

t H

4 1302,86 1275,84

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 35

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 36

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 37

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 38

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 39

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 40

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 41

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 42

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 43

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 44

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 45

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 46

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 47

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 48

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 49

TRẦN THANH SANG_07N2 Trang 50

Phần VII

PHÂN PHỐI NHIỆT LƯỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT

PHẦN VI

PHÂN PHỐI NHIỆT LƯỢNG CỦA CÁC BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT

Sau khi đã xác định song nhiệt độ khói ra sau dãy pheston thì ta có thể tiến hành tính kiểm tra toàn bộ sự phân bố nhiệt lượng hấp thụ của các bề mặt đốt.Mục đích tính toán là để :

- Xác định lượng nhiệt hấp thụ của từng bề mặt đốt

- Xác định nhiệt độ khói trước và sau bề mặt đốt

Từ kết quả tính toán ta sẽ kiểm tra :

+ Nhiệt giáng entanpi trong từng bề mặt đốt có thích hợp không ?

+ Độ sôi của bộ hâm nước có thích hợp không ( ≤ 2%)

+ Đồng thời kiểm tra phân tích tính toán trước có thích hợp không

 Nội dung tính toán :

1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích của lò hơi :

Q1 = Qhi = D(i’’qn - i’nc) = 3600

10

160 3

(3370 - 945).103 = 107,778.103 , kW

2 Lượng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston :

(vì điều chỉnh bhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay đổi trung tâm ngọn lửa nên

- Nhiệt lượng bức xạ mă BQN nữa bức xạ thu được tư buồng lữa:

4 Luợng nhiệt hấp thụ bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt cấp II

78,165493

,2.94,344

746,01.89,44.10.781,22.75,0

1

bl p

bx p bx bl

bx

H

x H

Q y Q

kW