Tính nhiệt trong lò hơi

Bản tính nhiệt chia làm 6 chơng nh sau: Chơng 1:Nhiêm vụ thiết kế và phơng pháp tính Chơng 2: Các tính tóan về đặc tính nhiên liêụ Chơng 3: Tính cân bằng nhiệt lò hơi Chơng 4: Thiết

gs.tskh nguyÔn sÜ m·o

tÝnh nhiÖt lß h¬i (§å ¸n m«n häc lß h¬i)

hµ n«Þ 2007

Lời nói đầu

Đồ án môn học lò hơi là một trong ba đồ án môn học yêu cầu bắt buộc đối với

tất cả sinh viên Đaị học ngành năng lợng noí chung và ngành nhiệt điện nói riêng Tính toán nhiệt là công việc đầu tiên của đồ án môn học cũng nh việc thiết kế chế tạo một lò hơi Đây là khâu quan trọng bậc nhất có tính chất quyết định toàn bộ bản thiết kế

Để tính nhiệt phải ứng dụng một cách tổng hợp các môn khoa học cơ bản, các

môn cơ khí kỹ thuật và các môn chuyên môn của ngành nhiệt cả về mặt lý thuyết lẫn về mặt thực nghiệm nữa

ở các nớc công nghiệp phát triển nh: Liên xô (trớc đây) , Nga (ngày nay), Mỹ,

Anh, Pháp, Đức, Nhật, Trung Quốc đều có những tiêu chuẩn tính toán nhiệt lò hơi của riêng mình ở nớc ta cha có bản tiêu chuẩn tính nhiệt lò hơi của nhà nớc, vì vậy quá trình thiết kế ở mỗi nơi, mỗi lúc tùy theo sự hiểu biết của cán bộ kỹ thuật, của các kỹ s mà sử dụng cách tính hoặc các số liệu tham khảo khác nhau Điều này đem

đến những điều không thuận tiện trong công tác tính toán thiết kế lò hơi và thiết bị nhiệt khác

Để góp phần xây dựng một bộ sổ tay kĩ thuật nhiệt nói chung , tính nhiệt lò hơi nói riêng của Việt nam, chúng tôi xây dựng một phơng pháp tính nhiệt lò hơi gồm những phần cơ bản nhất về lý thuyết ứng dụng vào tính toán nhiệt, phơng pháp giải bài toán tính nhiệt, các ví dụ các toán đồ thực nghiệm, các biểu cần thiết cho quá trình tính toán Khi biên soạn chúng tôi dựa vào tiêu chuẩn tính nhiệt lò hơi của Nga làm chính, có bổ sung các phần mới, hoặc các số liệu ở các tài liệu khác theo tiêu chuẩn ASME

Bản tính nhiệt chia làm 6 chơng nh sau:

Chơng 1:Nhiêm vụ thiết kế và phơng pháp tính

Chơng 2: Các tính tóan về đặc tính nhiên liêụ

Chơng 3: Tính cân bằng nhiệt lò hơi

Chơng 4: Thiết kế buồng lửa

Chơng 5:Tính trao đổi nhiệt trong các bề mặt đối lu và nửa bức xạ

Chơng 6: Ví dụ về tính toán thiết kế cụ thể lò hơi

và các phụ lục , các mẫu lò hơi điển hình

Bản tính nhiệt đợc dùng làm gíao trình cho môn học “ Đồ án môn học lò hơi” của các sinh viên ngành Nhiệt , đồng thời cũng làm tài liệu tham khảo cho các kĩ s ngành nhiệt trong các viện nghiên cứu, trong các xí nghiệp và nhà máy chế tạo thiết

bị nhiệt khác

Tác gỉả

Chơng 1 Nhiệm vụ thiết kế và phơng pháp tính

1.1 Nhiệm vụ thiết kế.

Dựa vào nhu cầu sản xuất mà cơ quan đặt hàng đề ra những yêu cầu của lò hơi trong thiết kế Những yêu cầu đó là: Thông số hơi ra, sản lợng hơi, dạng mang tải, hiệu suất nhiệt của lò hơi trên cơ sở một hay một số loại nhiên liệu dợc sử dụng Lò hơi có quá nhiệt trung gian hay không Ngoài ra còn yêu cầu một hệ số xả lò nhất

định Những yêu cầu đó là nội dung của của nhiệm vụ thiết kế lò hơi

Ví dụ: Thiết kế một lò hơi

Sản lợng hơi mới D=220 T/h

áp suất hơi quá nhiệt Pqn= 110 bar

Nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn=5400C

Nhiệt độ nớc cấp vào lò hơi tnc=2000C

Hệ số xả nớc lò P≤ 2%

Phạm vi điều chỉnh lò hơi Dlh=(70~100%)D

Hiệu suất lò hơi η=96%

Nhiên liệu đợc dùng: Than cám A với các đặc tính sau:

7 Phân bố nhiệt giữa các cấp của bộ quá nhiệt.

8 Phân bố nhiệt giữa các bề mặt đối lu và lập cân bặng nhiệt

9 toàn lò

10 Tính bộ quá nhiệt

11 Tính bộ hâm nớc và bộ sấy không khí

1.3 Chọn phơng án thiết kế.

Căn cứ cào công suất và loại nhiên liệu để tiến hành chọn cấu tạo lò hơi Lò

hơi thờng đợc thiết kế theo nhiều dạng khác nhau, nhiều phơng pháp đốt nhiên liệu khác nhau Buồng lửa phun đợc dùng để đốt nhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí cho những lò có công suất bất kỳ, còn nhiên liệu rắn, tốt nhất là dùng cho những lò có công suất từ 25T/h trở lên

ở buồng lửa phun khi đốt loại nhiên liệu nhiều tro, tro dễ chảy, và nhiên

liệu khó cháy thì nên dùng phơng pháp thải xỉ lỏng

Buồng lửa cháy theo lớp đợc dùng cho nhng lò hơi có sản lợng dới 35T/h (

tr-ờng hợp đạc biệt có thể dùng cho lò hơi có sản lơng lớn hơn), đợc dùng với các loại nhiên liệu đã đợc sàng lọc với cỡ hạt tơng đối đồng đều ( thờng hàm lợng cám 0-6mm không quá 60% khối lợng chung ) Đối với than cám Atraxit và những than quá ẩm (Wlv>14%) thì không nên dùng buồng lửa đốt theo lớp

Tất nhiên khi chọn ngời ta phải so sánh kinh tế –kỹ thuật của phơng án nh chi phí

đầu t cho việc đốt than bột, yêu cầu về mặt sản xuất ổn định và tin cậy, ngoài ra còn căn cứ vào khả năng cung cấp nhiên liệu một cách lâu dài

Sau khi chọn đợc loại buồng đốt thì tiến hành chọn sơ bộ dạng cấu tạo của các bộ phận khác để có thể lập đợc dạng cấu tạo chung của toàn bộ lò hơi

Trớc khi xây dựng dạng cấu tạo sơ bộ ta cần nghiên cứu các u khuyết điểm của các dạng bố trí lò hơi.Lò hơi kiểu hình tháp ( ống khói nằm trên đỉnh lò ) có u điểm là

sự mài mòn của tro đợc giảm, diện tích mặt bằng bị chiếm ít, nhng khung đỡ cồng kềnh, ống khói thờng đợc làm bằng kim loại do đó giá thành cao Mặt khác có khó khăn cho việc bố trí thiết bị khử bụi khi cần thiết

Lò hơi kiểu chữ ∏ có chiều cao khá lớn vì bộ quá nhiệt, bộ sấy không khí, quát khói và ống khói đều đặt ở trên buồng lửa do vậy tờng lò và khung lò sẽ rất nặng

nề do vậy giá thành lò hơi sẽ cao và độ bền kém

Lò hơi kiểu chữ N có quật khói quạt gió và ống khói đều ở đỉnh lò Bề mặt phần

đuôi chia làm hai đoạn: bộ quá nhiệt và bộ hâm nớc có dòng khói đi từ trên xuống, còn ở bộ sấy không khí thì khói nóng lại đi từ dới lên

Lò hơi bố trí theo kiểu chữ ∏ là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay ở loại lò này các thiết bị nặng nh: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói đều ở vị trí thấp

Lò hơi bố trí theo kiểu có ngọn lửa có dạng hình chữ W đợc ứng dụng rộng rãi cho

các lò hơi đốt than antraxit có chất bốc thấp với mục đích kéo dài thời gian dừng lại của ngọn lửa trong buồng lửa

Để ứng dụng trong công nghệ cháy than sạch còn phải lựa chọn lò hơi đốt theo

công nghệ cháy tầng sôi hoặc tầng sôi tuần hoàn vv

Chọn dạng cấu tạo của các bộ phận khác của lò hơi

Cấu tạo của pheston gắn liền với cấu tạo của giàn ống sau buồng lửa Chiều cao của pheston tại cửa ra buồng lửa phụ thuộc vào khích thớc đờng khói khi đi vào bộ quá nhiệt Vì vậy kích thớc cụ thể của pheston sẽ đợc xác đinh sau khi đã xác định cấu tạo cụ thể của buồng lửa và các dàn ống xung quanh nó Khi có bố trí bộ quá nhiệt nửa bức xạ thì cấu tạo của pheston cũng phụ thuộc sự bố trí này

Tuỳ theo thông số hơi yêu cầu và việc sử dụng hơi sau này ( gắn liền với tuabin trong chu trình nhiệt ) mà quyết định những hớng chọn bộ quá nhiệt sau:

-Có đặt bộ quá nhiệt trung gian không, hay chỉ đặt một bộ quá nhiệt sơ cấp -Đối với bộ quá nhiệt sơ cấp thì chọn loại hoàn toàn đối lu hay loại tổ hợp (có thêm bộ quá nhiệt nửa bức xạ hay bức xạ).

-Đối với loại hoàn toàn đối lu thì chọn một cấp hay hai cấp Điều này còn phụ thuộc vào phơng án đặt bộ giảm ôn hơi quá nhiệt

c) Bố trí bộ hâm nớc và bộ sấy không khí

Tuỳ theo loại buồng đốt mà nhiệt độ không khí nóng yêu cầu khác nha Đối với các

buồng lửa ghi xích đốt than Antraxit không khí nóng phải không quá 1500C ( để tránh cháy ghi ) Đối với các buồng lửa phun đốt than antraxit thì không khí nóng yêu cầu từ 350 - 4200C khi yêu cầu không khí nóng cao nh vậy đòi hởi bộ sấy không khí phải đặt vào vùng khói có nhiệt độ tơng đối cao Nh vậy ở các loại lò hơi nhỏ, đốt than theo lớp ngời ta chỉ đặt một cấp bộ sấy không khí và đơng nhiên cũng chỉ có một bộ hâm nớc mà thôi Bộ hâm nớc thờng đợc đặt trớc bộ sấy không khí Khi đốt than bột thì phải bố trí hai cấp bộ hâm nớc và hai cấp bộ sấy không khí đặt xen kẽ nhau: hâm nớc 1⇒sấy không khí 1⇒ hâm nớc 2⇒ sấy không khí 2 ( theo chiều đờng khói ra )

Sau khi chọn phơng án đốt cũng nh các bộ phận khác tiến hành lập dạng cấu tạo đại thể của lò hơi

Trên hình 1.1 trình bầy dạng cấu tạo đại thể của một lò hơi thông thờng hiện nay ở

nớc ta ( Xem hình trang sau)

q3= 0, tất nhiên cũng đủ chính xác khi q3 không quá lớn.

2.1.1 Đối với nhiên liệu rắn hoặc lỏng ( theo mẫu làm việc ) thể tích không khí

lý thuyết sẽ là:

V0=0,0889(Clv+0,375Slv )+ 0,265Hlv- 0,033Olv (m3tc/kg)

Hoặc

L0 =0,115(C lv +0,375S lv)+0,342H lv −0,0434O lv Kg/kg (2.1)2.1.2 Đối với nhiên liệu khí

V o =  CO+ H + H S +∑ +m nC m H n −O

45

,15,05,0476,

100

375,0866

N2 m3tc/kg (2.6)Thể tích khói lý thuyết:

Vo

K= Vo

RO2+ Vo

N2+V0 H2O m3tc/kg (2.7)b) Đối với nhiên liệu khí

V RO2 =0,01[CO2 +CO+H2S +∑mC m H n] m3tc/kg (2.8)

10008,079,

2

201

VK=V0

K.khô + V0

H2O + 0,161(α-1)V0 m3tc/kg (2.12) Hoặc m3tc/ m3tc

c) Phân thể tích các khí

K

RO RO

G

a A

100

=

à Kg/kg (2.15)trong đó ab : Tỷ lệ tro bay, xác định theo bảng đặc tính tính toán của các loại buồng lửa (b.18)

GK: Khối lợng của khói

GK

Nồng độ tro bay trong khói theo thể tích khói

K b lv

V

a A

Thể tích không khí và khói ở các hệ số không khí thừa khác nhau đợc lập thành bảng theo mẫu ghi ở bảng (b.14) Khi ấy hệ số không khí thừa đợc tính theo hệ số

không khí thừa trung bình ( là trung bình cộng giữa trị số vào và ra khỏi bề mặt

đốt)

2.3 Tính entanpi của không khí và khói

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

I=I0+(α-1)I0

kk+itr (2.21) Trong đó itr đợc kể đến khi 10 6

3

>

t lv

lv b

Q

A a

Cần chú ý là mỗi bộ phận lò hơi có hệ số không khí thừa và vùng nhiệt độ khói làm việc khác nhau Để đơn giản, không cần tính entanpi cho suốt giải nhiệt độ 100-

22000C cho tất cả các bộ phận mà ở mỗi bộ phận chỉ cần tính trong phạm vi nhiệt

độ nào đó mà thôi Các vùng nhiệt độ cho các bộ phận của lò hơi có thể tham khảo

Chơng 3

Cân bằng nhiệt lò hơi

Lập cân bằng nhiệt của lò hơi là xác định sự cân bằng giữa lợng nhiệt đa vào lò hơi

và lợng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 với các tổn thất Q2,Q3, Q4, Q5 và Q6 Từ cân bằng nhiệt ta có thể xác định đợc hiệu suất lò hơi và lợng tiêu hao nhiên liệu

3.1 Lợng nhiệt đa vào lò hơi

Lợng nhiệt đa vào lò hơi đợc tính cho 1 kg nhiên liệu rắn hoặc 1m3tc nhiên liệu khí

Q

Trong đó Cnl là tỷ nhiệt của nhiên liệu, xác định nh sau:

- nhiên liệu rắn

100

100100

lv nl

K lv nl

W C

W

C = + − Kcal/kg 0C (3.2)Trong đó Ck

nl tỷ nhiệt nhiên liệu khô tra bảng

ip: Entanpi của hơi phun vào

QK: Lợng nhiệt tổn thất do việc phân huỷ của cacbonat khi đốt đá dầu, đợc xác

định nh sau:

100)(

2

CO p K

A CO K

Q = Kcal/kg (3.5)Trong đó

Ap

CO2 ( %) hàm lợng axit các bon của các-bô-nát trong mẫu làm việc của đá dầu.K(CO2) độ phân huỷ các-bô-nát

970 kcal/kg lợng nhiệt tiêu hao để phân huỷ các-bô-nát đối với 1kg axit cácbon

Đối với các lò hơi đốt bột than nếu không có sự sấy không khí bằng nguồn nhiệt bên ngoài thì lợng nhiệt đa vào sẽ gần bằng nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Dpn, ∑Dbh, Dx lu lợng hơi quá nhiệt, tổng các nhu cầu hơi bão hoà, và lu lợng nớc xả

bh nc

qn qn

B

D i

i B

D i

i B

D B

Q

3.3.1 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra:

Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài đợc ký hiệu là q2 hoặc Q2 và đợc xác định theo công thức:

)100)(

2

q I

I

Kcal/kg (3.8)hoặc

2 100 ( )(100 4)

Q

I I

Q

Q q

dv

KK o th th dv

KK Entanpi không khí lạnh lý thuyết

αth hệ số không khí thừa ở chỗ khói thải

Ith Entanpi khói thải tính theo nhiệt độ khói thải đã chọn ở trớc và ứng với hệ số không khí thừa αth kcal/kg

q4 tổn thất nhiệt cháy không hết bằng cơ khí ( thảo luận sau) %

Tổn thất nhiệt do cháy không hết về mặt hoá học đợc ký hiệu là Q3 hoặc q3 và đợc xác định theo công thức sau:

100

100()

8555100

2580100

3020100

0 4

2 3

q V

CH H

CO

Kcal/kg (3.10)hoặc

100

3 3

Khi thiết kế q3 đợc chọn theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tuỳ theo loại nhiên liệu cũng nh loại kết cấu buồng lửa (b.18) (b.21)

3.3.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ khí

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ khí đợc ký hiệu là q4 hoặc Q4 và đợc xác định bằng công thức

dv

b

b b x

x x

dv

A Q

x

x a x

x a

ã 4

x +; phần các bon cháy không hết trong xỉ và than lọt, và trong tro bay %

Khi thiết kế thông thờng q4 đợc chọn theo tiêu chuẩn tính nhiệt (b.17), nó phụ thuộc vào phơng pháp đốt và nhiên liệu đốt

Khi đốt than bột hỗn hợp với khí hoặc dầu thì q4 cần đợc nhân thêm một hệ số a (b.18) (b.21)

3.3.3 Tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trờng xung quanh

Tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trờng xung quanh đợc ký hiệu là Q5 hoặc q5 và

đ-ợc xác định định theo toán đò thực nghiệm (h.3.1)

Đối với lò hơi có sản lợng D≥900 T/h thì lấy q5=0.2%

Trong trờng hợp sản lợng lò hơi khác với sản lợng định mức thì q5 đợc xác định lại

nh sau:

D

D q

Hình 3.1: Tổn thất nhiệt ra môi trờng bên ngoài

1 Lò hơi có bề mặt đốt phần đuôi.2 Lò hơi không có bề mặt đốt phần đuôi.

Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài đợc ký hiệu là Q6 hoặc q6 Nó đợc tính khi đốt than trên ghi, và lò phun thải xỉ lỏng Khi thải xỉ khô thì q6 đợc tính nếu

1000

lv t

A C a Q

Q

(3.13)trong đó

ax=1-ab với ab tỷ lệ tro bay trong khói, xác định theo bảng (b.18-21) (Cθ)tr là entanpi của tro xác định theo bảng (b.22)

Nhiệt độ của xỉ ở trạng thái đốt trên ghi ta lấy 600ữ7000C, còn đối với thải xỉ lỏng

ta lấy nhiệt độ hoá lỏng của nhiên liệu

3.4.1 Hiệu suất lò hơi:

Hiệu suất lò hơi đợc ký hiệu η và xác định bằng công thức

η = 100 - ( q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) % (3.14)

3.4.2 Lợng tiêu hao nhiên liệu đợc xác định bằng công thức sau:

lv t

hi

Q

Q B

.η

= kg/h (3.15)

3.4.3 Lợng tiêu hao nhiên liệu tính toán đợc xác định bằng công thức:

)

1001( q4

B

B tt = − kg/h (3.16)

Q B

, m3 (4-1)

B¶ng 1: NhiÖt thÓ thÓ tÝch buång löa:

Lo¹i buång löa qV ( kcal / m3 h )

- Buång löa ghi

- Buång löa th¶i xØ kh«

- Buång löa kiÓu giÕng

- Buång löa th¶i xØ láng: lo¹i 1 buång

4.1.2: Chọn chiều cao buồng lửa:

Chọn chiều cao Buồng lửa trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa Chiều dài ngọn lửa đợc chọn tuỳ thuộc vào nhiên liệu đốt và công suất lò hơi

Khi đốt than antraxit và than gầy nên chon giới hạn trên

4.1.3: Chọn các kích thớc các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa

đảm bảo phân ly hơi; tới yêu cầu về tốc độ hơI trong bộ quá nhiệt Chiều rộng đợc

l1

chọn theo nhiệt thế chiều rộng buồng lửa qr xem bảng ( b.2 ) Đối với buồng lửa đốt dầu thì trị số qr đợc chọn với giá trị lớn hơn 25 – 35 % so với bảng.

chiều sâu tối thiểu của buồng lửa đợc xác định theo bảng

Bảng 3: Chiều sâu tối thiểu của buồng lửa khi đặt vòi phun ở t ờng tr ớc

4.1.4: Đáy buồng lửa

Đối với buồng lửa đốt nhiên liệu lỏng, nhiên liệu khí hoặc đốt bột than thải xỉ lỏng thì đáy buồng lửa có dạng đáy bằng Khi ấy lỗ thải xỉ có thể đặt giữa hay ở cạnh bên

Đối với buồng lửa đốt bột thảI xỉ khô, đáy có dạng hình phễu Góc nghiêng của phễu làm canh so với mặt phẳng ngang, thờng lấy bằng 55o

Hình 4.3 kết cấu đáy lò hơi

4.1.5: Chọn loại, số lợng vòi phun và cách bố trí :

Vòi phun đốt bột than có hai loại tròn hay dẹt Tuy theo công xuất lò hơI, loại vòi phun và cách đặt chúng mà ta chọn số lợng vòi phun ( Bảng 4 )

Bảng 4: Số l ợng vòi phun khi đốt bột than

Đặt ở tờng trớc Đặt ở tờng bên Đặt ở góc75

4 – 6

8 8

2 – 34

4 – 6

8 8

8 – 1612

4441616

16 - 24

Số lợng vòi phun ở các hệ thống nghiền thổi thẳng còn phụ thuộc vào số lợng máy nghiền và khả năng bố trí xung quanh lò Bởi vậy đối với lò có công suất lớn ( D ≥

400 T/h ) ngời ta chọn buồng lửa có tiết diện ngang là lục giác hay bát giác

Còn các kích thớc đặt cơ bản của vòi phun đớc trình bầy trong bảng (b.5)

khi đốt dầu madut thì ngọn lửa không điền đầy buồng lửa nh ngọn lửa bột than, nên phải lu ý chọn số lợng vòi phun cùng với kích thớc buồng lửa Công suất mỗi vòi phun madut có thể dao động trong khoảng 100 – 200 kg/h ( nhiên liệu ).Khi đốt nhiên liệu khí thì công suất của mỗi vòi phun khoảng 30000 – 40000 m3

tc/h giới hạn trên dùng cho loại nhiên liệu khí có nhiệt trị cao

Bảng 5: Kích th ớc cơ bản lắp vòi phun

Từ trục vòi phun dới đến mép phễu tro

- Khi thải xỉ lỏng đặt vòi phun thành dẫy song song

- Khi thải xỉ lỏng đặt vòi phun thành hình tam giác

- Khi thải xỉ khô

Từ trục vòi phun ngoàI đến mép tờng

- Khi thảI xỉ lỏng đặt vòi phun:1 dẫy

Giữa các trục vòi phun theo phơng dọc

- Khi đặt song song từ hai dẫy trở lên

- Khi đặt thành hình tam giác đỉnh xuống dới ở tờng bên

Vòi phun dẹt nằm ở góc

Từ mép dới của dẫy cuối cùng tới mép phễu tro

- Khi thải xỉ lỏng

- Khi thải xỉ khô

Vòi phun dầu

- Khoảng cách giữa trục vòi phun theo phơng ngang và dọc

- Từ trục vòi phun ngoài đến mép tờng

1,8 – 2,00,8 – 1,0

1,6 – 1,82,0 – 2,2bằng khoảng cách giữa trục vòi phun trong một dẫy

2,2 – 2,42,5 – 3,03,0 – 3,5Bằng bớc ngangBằng 0,7 bớc ngang

- Từ trục vòi phun dới đến đáy lò

Đối với lò ghi

- Chiều dàI hữu hiệu của lò ghi

4.2: Chọn tốc độ gió cấp 1 & gió cấp 2:

Tốc độ gió đI qua khỏi miệng phun đợc chọn trên cơ sở đảm bảo quá trình bốc cháy nhiên liệu ổn định và an toàn Nó phụ thuộc vào loại vòi phun và vào loại nhiên liệu

đợc sử dụng.Trong các bảng (b.6, b.7).Trình bầy các số liệu chọn tốc độ gió

Bảng 6: Tốc độ đầu ra miệng phun bột thanLoại vòi phun Tốc độ gió cấp 1 (m/s) Tốc độ gió cấp 2 (m/s)Vòi phun dẹt

- Bố trí ở 4 góc

- Bố trí ở ngực lò

Vòi phun tron

Vòi phun gió cấp 3

Buồng lửa giếng

Đối với nhiên liệu khí tốc độ đầu ra phải lớn hơn tốc độ lan truyền ngọn la trong hỗn hợp khí cháy và không khí

Bảng 7: Tốc độ đầu ra tối thiểu của vòi phun đốt nhiên liệu khí

Loại khí đốt Tốc độ khí cháy (m/s) Tốc độ không khí (m/s)Khí thải lò luyện cốc

18 – 20

25 – 35

20 – 30

25 - 35 4.3: Chọn nhiệt độ khói thải và không khí

4.3.1: Nhiệt độ khói

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa đợc chọn tuỳ theo loại nhiên liệu, đặc tính nhiệt

độ của tro, lấy nh sau:

- Đối với than antraxit không quá 1050oC

- Các loại than khác phải nhỏ hơn t2- (50 – 100oC)

- Đối với dầu: chọn theo phân tích kinh tế ban đầu

4.3.2: Nhiệt độ không khí nóng

Buồng lửa thải xỉ khô với hệ thống nghiền than kiểu kín, dùng không khí làm môi chất sấy chọn 300 – 350oC

- Buồng lửa thải xỉ lỏng: chọn 380 - 400 oC

- Buồng lửa đốt dầu và khí: chon 250 - 300 oC

- Buồng lửa ghi 200 - 320 oC

-4.4: Tính nhiệt buồng lửa.

Có rất nhiều phơng pháp tính nhiệt buồng lửa ở đây chỉ giới thiệu phơng pháp thông dụng nhất đó là phơng pháp tiêu chuẩn.Trong phơng pháp tiêu chuẩn lại có hai phơng pháp tính

Phơng án thứ nhất: ta chọn trớc nhiệt độ khói đầu ra buồng lửa để đi tính bề mặt truyền nhiệt bức xạ trong buồng lửa phơng án này thờng đợc áp dụng cho các lò hơi có công suất bé D ≤ 75 T/h

Phơng án thứ hai: ta thiết kế sơ bộ bề mặt truyền nhiệt buồng lửa sau đó dùng nó để

"

bl

ϑ tính nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa Nếu nh nhiệt độ tính ra quá lớn ta có thể sửa lại thiết kế, hoặc có thể đặt bộ quá nhiệt nửa bức xạ hay bộ quá nhiệt bức xạ vào buồng lửa

Khi tính kiểm tra thì từ các kích thớc đã cho trớc ta xác định nhiệt độ ra khỏi buồng lửa, nhiệt độ này đợc xác định ở vị trí trớc dãy pheston Chỉ khi nào dẫy pheston rất tha ( s1/d3 > 4, s2/d > 6 ) thì có thể coi bề mặt của pheston vào bề mặt truyền nhiệt của buồng lửa và xác định nhiệt độ khói sau dẫy pheston

4.4.1: Nhiệt độ khói đầu ra buồng lửa

Nhiệt độ không thứ nguyên của khói ra khỏi buồng lửa đợc xác định bằng

o bl

o

B Ma

T’’bl : nhiệt độ khói đầu ra buồng lửa, oK

Ta : nhiệt độ cháy lý thuyết, oK ( Xác định theo bảng I -ϑ với α’ bl )

Bo :tiêu chuẩn Boltzman

a bl:độ đen buồng lửa M: hệ số kể đến sự phân bố nhiệt không đồng đều theo chiều cao

Nhiệt độ cháy lý thuyết đợc xác định theo nhiệt lợng hữu ích của buồng lửa Nhiệt lợng đó bằng entanpi của khói Ia và ứng với hệ số không khí thừa là α’’ bl

4.4.2: Hệ số phân bố nhiệt không đồng đều theo chiều cao ngọn lửa( buồng lửa)

Đối với các buồng lửa một buồng, hệ số M phụ thuộc vào vị trí tơng đối của điểm

có nhiệt độ cực đại của ngọn lửa

Khi đốt nhiên liệu lỏng và khí

M = 0,59 – 0,2 x bl ( 4 3 )Khi đốt nhiên liệu rắn trong buồng lửa ghi

M = 0,59 – 0,5 x bl ( 4

4 )

Khi đốt nhiên liệu rắn trong buồng lửa phun

M = 0,56 – 0,5 x bl ( 4 5

Đối với buồng lửa phun các giá trị cực đại của M không đợc vợt quá 0,5

Đối với các buồng lửa nửa hở khi đốt nhiên liệu rắn phản ứng manh hoặc

khi đốt nhiên liệu khí, dầu M = 0,48, khi đốt antraxit M = 0,46 ( cả than

đinh theo hình vẽ

Hình 4.2: cách xác định chiều cao lò hơi và chiều cao trung tâm cháy

Khi bố trí vòi phun thành nhiều dẫy theo chiều cao thì ta cần lấy giá trị trung bình

hvp =

+++

+++

2 2 1 1

2 2 2 1 1 1

B n B n

h B n h B

, m ( 4 7 )

Trong đó: B1, B2 kg/h ) lợng nhiên liệu đi qua mỗi vòi phun dẫy thứ 1, dẫy thứ 2

n1, n2 : số lợng vòi phun trong dẫy tơng ứng

Trong trờng hợp điểm có nhiệt độ cực đại của ngọn lửa không trùng với trục vòi

phun thì ta cần phảI cộng thêm một hệ số:

Xbl = xvp ± ∆ xKhi vòi phun bố trí ở trần lò hơi, khói thoát ra ở phía dới buồng lửa thì

Xbl = 0,25 – 0,3Khi đốt trên ghi : lớp nhiên liệu mỏng Xbl = 0

lớp nhiên liệu mỏng Xbl = 0,14Trị số ∆ x đợc xác định nh sau:

Khi đốt nhiên liệu khí và dầu với αvp < 1 thì

∆ x = 2 ( 1 - αvp ) ( lò lớn )

∆ x = 0,15 với lò có D < 35 T/hKhi đốt than bột vòi than nghiêng xuống 1 góc 20o thì ∆ x = - 0,1, còn

khi vòi phun hớng lên trên thì ∆ x = 0,1Khi đốt bột than với: D ≤ 420 T/h, thì ∆ x = 0,1

D > 420 T/h, thì ∆ x = 0,054.4.3: Tiêu chuẩn Boltzman ( Bo)

Tiêu chuẩn Boltzman đợc xác định theo công thức sau:

Bo = 8 3

109,

tb t

T F x

VC B

ψ

ϕ

− ( 4 8 )Trong đó : Bt : lợng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

Ft: diện tích bề mặt tờng buồng lửa F

Ψtb: hệ số đặt ống trung bìnhϕ: hệ số bảo ôn

ϕ = 1 - .η

5

5

q q

VCtb: nhiệt dung trung bình của khói

VCtb =

bl a

bl bl

t t

I Q

bl a

t t

I I

Qbl = Qđv 4

6 4 3

100

100

q

q q q

rItr: lợng nhiệt do khói tái tuần hoàn mang trở về, Kcal/kg

4.4.4: Độ đen buồng lửa

Độ đen buồng lửa phụ thuộc vào đặc tính nhiên liệu, phơng pháp đốt, và chế độ nhiệt đợc xác định bằng công thức sau:

11

1

tb nl

nl nl

a

a a

( 4 11 )Trong đó:

ρ: tỷ số giữa bề mặt cháy ở ghi lò và toàn bộ bề mặt tờng lò

ρ =

t

F R

Với

R: diện tích mặt cháy trên ghi, (m2)

Ft: diện tích toàn bộ bề mặt tờng lò, (m2)

Đối với buồng lửa phun ρ = 0 nên

abl = nl ( nl)( )tb

nl

a a

a

ψ

−+ 1 , ( 4 12 )

Trị số: anl có thể xác định theo toán đồ 0

Ψtb: hệ số sử dụng hữu hiệu

4.4.4.1: Độ đen ngọn lửa anl

Độ đen ngọn lửa phụ thuộc vào nhiên liệu cháy và phơng pháp đốt

Khi đốt nhiên liệu trong buồng lửa thì thành phần khí 3 nguyên tử H20, C02, thành phần các hạt tro bay theo khói có ảnh hởng lớn đến khả năng bức xạ của ngọn lửa

độ đen hữu hiệu của ngọn lửa đợc xác định theo công thức sau:

anl = 1 – e-kps ( 4 13 ) Trong đó: e cơ số logarít tự nhiên

k hệ số làm yếu bức xạ của môI chất trong buồng lửa

p áp lực trong buồng lửa thờng chọn p = 1 kg/cm2

s chiều dầy hữu hiệu lớp bức xạ của buồng lửa, m

Ft: diện tích tờng buồng lửa, m2

Trong trờng hợp buồng lửa bao hàm cả bộ quá nhiệt nửa bức xạ ( bộ quá nhiệt bình phong ) thì chiều dầy S đợc xác định có tính đến bề mặt bộ quá nhiệt nửa bức xạ.

S =

bp lot td

bl

F F F

V

++

6,3

m V

V F F

F

bl

td lot td

bp

,1

Khi đó Vtd: thể tích phần buồng lửa không có bộ quá nhiệt bình phong

Ftd, Flot, Fbl: diện tích buồng lửa khi không có bộ quá nhiệt bình phong, diện tích khói đi qua và diện tích tờng của lớp bình phong chiếm

Đối với nhiên liệu khí và lỏng độ đen buồng lửa đợc xác định bằng công thức:

anl = mas + ( 1 – m ) ak ( 4 16 )

Trong đó as: độ đen ngọn lửa phần sáng, đợc xác định theo công thức:

as = 1 – e−(k r b+k c)PS ( 4.17 ) Với kb, kc: hệ số làm yếu bức xạ của khí ba nguyên tử và tro bay Chúng đợc xác

định nh sau:

Kb =( 0,78+1,6 2 −0,1

S P

r

b

O H

* rb, ( 4.18 ).Trong đó T’’bl: nhiệt độ khói đầu ra ngọn lửa, oK

rb: phần thể tích khí 3 nguyên tử

rb = r H2O +r RO2=

K

RO K

O H

V

V V

ak: độ đen ngọn lửa phần không sáng đợc xác định nh sau:

ak = 1 - e−k r b PS ( 4 21 )

m: hệ số phụ thuộc phụ tải nhiệt và thể tích buồng lửa xác định nh sau:

khi qv ≤ 350 103 Kcal/m3h thì m = 0,1 với đốt khí

m = 0,55 với đốt dầukhi qv >350 103 350 103 Kcal/m3h thì m = 0,6 với đốt khí

m = 1 với đốt dầukhi 350 103 < qv ≤ 106 Kcal/m3h thì m tăng tuyến tính,

Khi đốt nhiên liệu rắn thì độ đen ngọn lửa đợc xác định theo cồng thức:

anl = 1 – e-kps

trong đó: k hệ số làm yếu bức xạ của buồng lửa đợc xác định nh sau:

k = kb àb + kt àt + kKx1x2, (cm2/m.kg ), (4 22 )

àt: mật độ thứ nguyên của tro trong khói thoát

Khi ấy kt hệ số làm yếu bớt hạt tro đợc xác định nh sau:

ktr = 2 2

''

4300

t bl

K

d T

ρ

, ( cm2/m.KG ) (4 23 ).Trong đó: ρK khối lơng riêng của tro, ρK = 1,3 kg/m3

dt: đờng kính trung bình của các hạt tro xác định theo bảng ( b.8 )

àt: nồng độ bụi tro bay theo khói

kK: hệ số làm yếu bức xạ của hạt cốc thờng (kK = 1 )

x1,x2: là các đại lơng không thứ nguyên kể đến ảnh hởng của nồng độ các hạt cốc có trong ngọn lửa

Khi đốt nhiên liệu antraxít than gầy x1 = 1

Khi đốt than đá, than nâu, than bùn x1 = 0,5

Khi đốt theo kiểu phun x2 = 0,1

Khi đốt theo lớp x2 = 0,03

Bảng 8: Đ ờng kính trung bình của các hạt tro

Buồng lửa phun, máy nghiền bi.

Buồng lửa phun, máy nghiền búa và

máy nghiền tốc độ trung bình

Buồng lửa phun

Buồng lửa xoáy

Buồng lửa xoáy

Buồng lửa ghi

Tất cả các loại nhiên liệu

Tất cả các loại nhiên liệu, trừ than bùn

24102020

4.4.4.2: Hệ số sử dụng nhiệt hữu ích của dàn ống

Hệ số sử dụng nhiệt hữu ích của dàn ống là tích số giữa hệ số góc và hệ số bámbẩn

ψ = x ξ ( 4 – 24 )

Nếu nh tờng buồng lửa đợc đặt các dàn ống có hệ số góc x khác nhau hoặc là các dàn ống chỉ bao phủ một phần của tờng lò thì giá trị trung bình của hệ số sử dụng nhiệt hữu ích đợc xác định:

ψtb =

t

ti i

Khi đốt nhiều nhiên liệu khác thì hệ số ξ sẽ chọn theo loại nhiên liệu gây bám bẩn nhiều nhất

Đối với dàn ống có truyền nhiệt từ hai phía và bộ quá nhiệt nửa bức xạ kiểu tấm thì hệ số ξ sẽ giảm đi 0,05 so với các dàn ống đợc hàn liền

Đối với các bề mặt phân chia giữa các buồng lửa và bộ quá nhiệt nửa bức xạ thì:

ξt = ξ β ( 4 – 27 ).

Trong đó: ξ: đợc tính theo bảng (b.9)

β: là hệ số kể đến ảnh hởng truyền nhiệt, đợc xác định theo toán đồ

(h4.3) phụ thuộc vào nhiệt độ khói và loại nhiên liệu đốt

Hình 4.3: Hệ số β: 1 nhiên liệu rắn; 2 madut; 3 nhiên liệu khí

Bảng 9: Hệ số bám bẩn bề mặt ống

Dàn ống trơn không bọc

Dàn ống có gai bọc vật liệu chịu lửa trong

buồng lửa thải xỉ khô

Dàn ống bọc gạch sa mốt

Khí MadutAntraxít, nửa antraxít(rb ≥ 12%), than gầy (rb ≥ 8%), than đá, nâu, bùn

Than nâu có Wlv ≥ 14% thổi thẳng

Tốt cả các loại đốt trên ghi

Tất cả các loại nhiên liệu Tất cả các loại nhiên liệu

0,650,55

0,45

0,550,6

0,20,1

4.4.5: Cách xác định các diện tích buồng lửa:

Diện tích bề mặt buồng lửa Ft đợc tính theo kích thớc của bề mặt giới hạn thể tích của buồng lửa.Bề mặt của dàn ống truyền nhiệt từ hai phía và các tấm bộ quá nhiệt

nửa bức xạ bằng hai lần tích số của khoảng cách giữa hai trục của ống ngoài biên và chiều dài ống là: F = 2bili

Khi buồng lửa không bao hàm bộ quá nhiệt nửa bức xạ thì

Ft = ∑b i l i , m2

Trong đó: bi: chiều rộng của tờng i

li: chiều dài của trờng i

Trong đó x lá hệ số góc, chữ nhỏ bp ký hiệu bộ quá nhiệt bình phong ( nửa bức xạ)

Hình 4.4: Xác định bề mặt tờng buồng lửa:

4.4.6: Công thức tổng quát tính nhiệt bức xạ buồng lửa:

Nhiệt độ khói đầu ra buồng lửa

θ’’bl = ( 0 , 6

8

3

)10

9,4(

tb t

bl t tb

VC B

a T a F M

bx t

T MT a

x

Q B

3

109,

K .∆

, Kcal/kg (5.1)Trong đó: Q lợng nhiệt bề mặt đốt hấp thụ, Kcal/kg

k hệ số truyền nhiệt, Kcal/kg

∆t độ chênh nhiệt độ trung bình

H diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt tính toán, m2

Trong các chùm ống đối lu bề mặt hấp thụ nhiệt lấy bằng toàn bộ diện tích bề mặt ngoài ống Đối với bộ sấy không khí kiểu ống thì lấy diện tích bề mặt ống trung bình ( theo đờng kính trung bình của ống )

Bề mặt đốt của bộ quá nhiệt nửa bức xạ ( bộ quá nhiệt kiểu bình phong, kiểu tấm )

đợc lấy bằng hai lần bề mặt cảu mặt phẳng đi qua các trục của ống, của bộ quá nhiệt và đợc giới hạn bởi các ống ở ngoài biên, nhân với hệ số góc x

Bề mặt đốt nửa bức xạ nằm giữa buồng lửa và các chùm ống đối lu Khi bề mặt đốt

đợc tạo thành với s1 / d > 4 và s2 / d < 1,5 thì bề mặt đốt có đợc tính nh kiểu tấm

Bề mặt hấp thụ nhiệt của bộ sấy không khí kiểu tích nhiệt đợc tính bằng tổng các

bề mặt hai phía của tất cả các tấm trong bộ sấy

5.1.1.2: Phơng trình cân bằng nhiệt, phơng trình cân bằng nhiệt dựa trên cơ

sở nhiệt lợng đo khói truyền đi cân bằng với lợng nhiệt do hơi nớc hoặc không khí nhận đợc

Nhiệt lợng khói truyền đi đợc xác định bằng công thức sau:

Q = ϕ ( I’K + I’’K + ∆α + ol

KK

I ), Kcal/ kg ( 5 2 ).Trong đó:

ϕ: hệ số bảo ôn, tính đến tổn thất nhiệt do toả ra môi trờng xung quanh

I’K, I’’K: entanpi của khói ở đầu vào và đầu ra từng bề mặt đốt, Kcal/kg

KK

KK t

, oC

Nhiệt độ do môi chất làm việc nhận đợc:

Đối với bộ quá nhiệt đối lu và nửa bức xạ

Q = ( ) bx

t

Q i i B

, Kcal/ kg ( 5.3 )

ở đây Qbx là lợng nhiệt bức xạ từ buồng lửa (Kcal/ kg )

Đối với bộ quá nhiệt, bộ hâm nớc nằm trong đờng khối đồi lu

Q = ( ) bx

t

Q i i B

i : entanpi đầu ra và đầu vào của môi chất đi qua ống, Kcal/ kg

Khi tính các cum ống lò với nhiệt độ của môi chất bên trong không đổi thì

ph-ơng trình nhận nhiệt của môi chất đó không thành lập đợc

Đối với bộ sấy không khí

5.1.1.3: Xác định Qbx của bộ quá nhiệt nửa bức xạ và dàn ống pheston

Qbx dùng để tính sự trao đổi nhiệt lẫn nhau giữa buồng lửa, các cấp của bộ quá nhiệt nửa bức xạ và các bề mặt đốt sau bộ quá nhiệt nửa bức xạ, nó đợc xác

t bx vao bx

B

H q

ψ: hệ số sử dụng nhiệt hữu ích của bề mặt đốt bức xạ đợc xác

ra bx t

vao bx ra bx

B

T H a a

ξ: hệ số hiệu chỉnh đợc xác định tuỳ thuộc vào loại nhiên liệu

Đối với than và nhiên liệu lỏng ξ = 0,5

Đối với nhiên liệu khí ξ = 0,7

ϕt: hệ số góc từ tiết diện vào đến tiết diện ra của bộ quá nhiệt kiểu tấm

l: chiều dài của tấm theo đờng khói

Trờng hợp bố trí tiếp theo bộ quá nhiệt kiểu tấm lại là các cấp quá nhiệt kiểu tấm khác thì đối với cấp quá nhiệt kiểu tấm thứ hai, thứ ba lại đ… ợc tính lặp lại nh trên

Hình 5.1: Trình bầy cách xác định bề mặt bức xạ

đầu ra đầu vào các cấp của bộ quá nhiệt nửa bức xạ

11

1

αλ

δλ

δλ

δkl, λkl: chiều dầy và hệ số dẫn nhiệt của vách kim loại.( m, Kcal/m oCh )

δc, λc: chiều dầy và hệ số dẫn nhiệt của lớp cáu cặn, nớc bám bẩn trên mặt ống ( m, Kcal/m oCh )

Khi tính cho các bộ phận trao đổi nhiệt bằng ống và vận chuyển hơi thì phần nhiệt trở kim loại vẫn phải tính vào

Trong các lò hơi nhà máy điện từ trung áp trở lên ngời ta đòi hởi chế độ vận hành không có cáu nớc Nên khi đó tính nhiệt đại lợng δc/λc có thể bỏ qua

Hệ số bám bẩn ε phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủng loại nhiên liệu, tốc độ khói, ờng kính ống, cách bố trí ống Nó đợc xác định bằng toán đồ ( XII ).

đ-Ngoài ra có lúc ngời ta còn dùng hệ số sứ dụng ψ là tỷ số giữa các hệ số truyền nhiệt của bề mặt có bám bẩn và không bám bẩn để đánh giá độ bẩn

Trong lò hơi các ống thẳng, dài, mỏng nên coi là vách phẳng để tính

5.1.2.2: Hệ số truyền nhiệt từ khói đến vách trong ống chùm, ống đối lu

Hệ số α1 đợc xác định theo công thức sau

α1 = ξ ( αđl + αbl ) , ( Kcal/ m2 oCh ) ( 5 14 ).Trong đó: ξ hệ số sử dụng tính đến sự làm giảm bề mặt truyền nhiệt do sự bao phủ của khói không đồng đêu khi khói lu động ngang ở các lò hơi hiện đại ξ đợc xác định theo quy định ( mà phần sau sẽ trình bầy )

αđl: Hệ số trao đổi nhiệt đối lu ( Kcal/ m2 oCh )

αbx: hệ số tính đổi trao đổi nhiệt bức xạ ( Kcal/ m2 oCh )

5.1.2.3: Hệ số truyền nhiệt đối với bề mặt đốt nửa bức xạ

Hệ số k lúc này đợc xác định theo công thức sau

k =

1 2

1

11

αε

d

αα

2

2 , ( Kcal/ m2 oCh ( 5 15 ) Trong đó: αđl: hệ số truyền nhiệt đối lu theo toán đồ IV, VII VIII

ε: hệ số bám bẩn

x: hệ số góc xác định theo đờng cong 5 toán đồ (I)

Q: lợng nhiệt tổng cộng mà các tấm thu đợc tính theo công thức (5-1), (5-2)

Qbx : nhiệt lợng hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa xác định theo công thức

11

1αα

Đối với bộ hâm nớc và bề mặt ống sinh hơi, cả bộ quá nhiệt có áp suất tới hạn thì

k =

1

1

1 εαα+ , Kcal/ m2oCh ( 5.17 ).

5.1.2.5: Hệ số truyền nhiệt trong các chùm ống song song khi đốt nhiên liệu rắn Trong các chùm ống so le cũng nh song song khi đốt dầu madút hoặc nhiên liệu khí.

2 1

1

1αα

ψα+

5.1.2.6: Hệ số truyền nhiệt khi có lu động hỗn hợp ngang và dọc

Lúc đó phải xác định hệ số truyền nhiệt riêng từng phần kng (ngang), kd (dọc) tơng ứng với bề mặt truyền nhiệt Hng và Hd ta có:

d ng

d d ng ng

H H

H k H k k

+

+

= , Kcal/ m2 oCh ( 5.20 ).5.1.2.7: Hệ số truyền nhiệt của bộ sấy không khí kiểu ống và tấm

Lúc này ta phải sử dụng hệ số sử dụng ξ kể đến đồng thời ảnh hởng của sự bám bẩn ống, độ lu dộng không đồng đều của gió và khói nó đ… ợc xác định theo công thức sau:

2 1

2 1αα

ααξ+

=

k , Kcal/ m2 oCh ) ( 5.21 )

Hệ số ξ tra theo toán đồ ( XIII )

5.1.3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lu

Hệ số trao đổi nhiệt đối lu phụ thuộc vào tốc độ và nhiệt độ của dòng, vị trí của ống trong cụm, dạng bề mặt ( trơn hay có cánh ) và đặc tính của dạng lu động ( ngang, dọc, chéo ) các tính chất vật lý của môi chất lu động Có lúc còn phụ thuộc vào nhiệt độ cảu vách ống

5.1.3.1: Tốc độ khói đi qua cum ống đối lu đợc xác định bằng công thức:

( )

273 3600

273

F

t V B

K

+

= , (m/s) ( 5, 22 ) Trong đó: F tiết diện lu thông của khói (m2)

VK: thể tích khói của một kg nhiên liệu ( hoặc 1 m3 nhiên liệu khí ) ở điều kiện tiêu chuẩn ( 760 mmHg và OoC )

Tốc độ không khí đựoc xác định

( )

273 3600

273

F

t V B

K

+

= β , (m/s) ( 5 23 ) Trong đó: βKK = βKK + ∆αKK +βth

., (m/s)

Trong đó: D sản lợng hơi trong 1 giờ (kg/h)

Vtb: thể tích riêng trung bình của hơi nớc (m3/kg)

F: tiết diện lu thông của hơi nớc (m2)

5.1.3.2: Hệ số trao đổi nhiệt đối lu khi lu động ngang của chùm ống

Hệ số αđl :đợc xác định trong trờng hợp này sẽ là:

αđl = 0,2 Ư Pr0,33

65 , 0







γ

S Z

W d C

C , Kcal/ m2h oC ( 5.25 )

Công thức này đợc ứng dụng trong phạm vi: Re = ( 1,5 ữ 100 )103

Hệ số trao đổi nhiệt đối lu cũng đợc xác định bằng toán đồ (II)

5.1.3.3: Hệ số trao đổi nhiệt đối lu khi lu động ngang của các chùm ống so le

đợc xác định theo công thức sau:

αđl = Pr0,33

6 , 0







γ

S Z

W d C

C , Kcal/ m2h oC ( 5.26 )

Hệ số trao đổi nhiệt này cũng có thể xác định theo toán đồ (III)

5.1.3.4: Khi các chùm ống có các bớc ống khác nhau ta phải lấy bớc ống trung bình, và đợc xác định nh sau:

+ + +

+++

=

2 1

2 2 1 1

H H

H S H S

2 1

d

H d H

H H

d tb

, (m) ( 5.28 )

5.1.3.6: Khi trong một chùm ống vừa bố trí so le vừa bố trí song song thì hệ số trao đổi nhiệt phải tính riêng cho từng loại riêng biệt, sau đó tính đổi thành giá trị chung, và xác định theo công thức:

2

2 2

s sole

s s sole sole dl

H H

H H

công thức trong trờng hợp lu động ngang, nếu độ lớn của góc β < 80o

Đối với cụm ống song song cần thêm vào hệ số hiệu chỉnh là 1,07

Còn đối với cụm ống so le thì có không có hệ số hiệu chỉnh

5.1.3.8: Hệ số trao đổi nhiệt lúc lu động dọc

Hệ số trao đổi nhiệt αđl đợc xác định trong vùng chảy rối hoặc đối với bộ sấy không khí kiểu tấm có Re < 104, và đợc xác định nh sau:

αđl = 0,023 td t d l

td

C C C

Wd d

4 , 0 8 , 0

λ

, Kcal/ m2h oC ( 5.30)

Hệ số αđl cũng đợc xác định theo toán đồ

Đối với khói, không khí theo toán đồ (IV)

Đối với hơi ( trừ khu vực tới hạn ) theo toán đồ (V)

Đối với nớc cha sôi ở nhiệt độ cao theo toán đồ (VI)

5.1.3.9: Hệ số trao đổi nhiệt đối lu của bộ sấy không khí kiểu tấm khi Re < 104

đợc xác định nh sau:

αđl = 0,00365 γ

λ

WPr0,4, ( Kcal/ m2h oC ) ( 5.31)

Hệ số này đợc xác định theo toán đồ (VII)

Khi Re ≥ 104 thì tính theo công thức (5-30) hoặc xác định theo toán đồ (VII)

Đối với hệ số αđl của bộ sấy không khí kiểu tích nhiệt đợc chỉ dẫn cách tính ở mục riêng

Hình vẽ (5-2) Cách xác định các bề mặt đồi lu các dòng lu động phức tạp

5.1.4: Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của sản phẩm cháy

5.1.4.1: Khi tính chao đổi nhiệt bức xạ của khói, ngời ta tính bức xạ cảu khí ba nguyên tử và các hạt tro, mồ hóng Lợng nhiệt bức xạ đến 1m2 bề mặt đốt (qbx) Kcal/m2h, đợc xác định nhờ hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của sản phẩm cháy

V K

bx bx

t t

q

−

=

α , Kcal/m2h oC (5.32)trong đó: tK,tV: nhiệt độ của khói và vách ngoài của ống có kể đến sự bám bẩn

5.1.4.2: Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ cảu sản phẩm cháy đợc tính theo công thức sau:

T T T

T aT

a

t

t t

1

12

110

.9,4

4

3 8

α , Kcal/m2h oC (5.33)

Đối với dòng khói không chứa tro ( đốt nhiên liệu khí )

T T T

T aT

a

t

t t

1

12

110

.9,4

6 , 3

3 8

kps: chiều dầy bức xạ hữu hiệu của sản phẩm cháy

Tt , T nhiệt độ của vách bám bẩn, và nhiệt độ của sản phẩm cháy oK

Độ đen của sản phẩm cháy có thể xác định bằng toán đồ (XIb)

Còn hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của dòng có tro có thể xác định theo toán đồ(XIa)

5.1.4.3 – Tổng chiều dày bức xạ hữu hiệu của dòng khói có bụi tro đợc tính theo công thức:

kps = (kK rb + kt àt) ps (5.35)Trong đó kK rb đợc xác định theo công thức (4-180) hoặc theo toán đồ (ĩ)

4

d

S S

Π - 1), m (5.37)

Đối với bề mặt đốt nửa bức xạ thì:

S = 1 1 1 ,

8 1

C B

A + + m (5.38) Trong đó: A, B, C là chiều cao, chiều rộng, chiều sâu của không gian do 2 tấm quá nhiệt cạnh nhau tạo thành S1 , S2 bớc ống ngang và dọc

Đối với các chùm ống có cánh thì đại lợng S theo công thức đợc tính nh ống trơn công thức (5-37) cần nhân thêm hệ số 0.4

Đối với bộ sấy không khí ở phía trên thì S đợc chọn nh sau:

Bộ sấy không khí kiểu ống S = 0.9d

Bộ sấy không khí kiểu tấm S = 1.8b

( d đờng kính trong của ống, b khoảng cách giữa các tấm)

5.1.4.4 Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của bộ quá nhiệt nửa bức xạ và đối lu, Để tính toán đợc ta cần xác định nhiệt độ vách

Đối với bề mặt sinh hơi nửa bức xạ và dàn ống ở tờng khi đốt nhiên liệu rắn và lỏng thì nhiệt độ vách ống ta lấy bằng nhiệt độ mặt ngoài lớp tro bám trên mặt ống và xác định nh sau:

tt = t + (ε + α12 )

H

B t

(Qcb + Qbx), 0C (5.39)Trong đó: Qcb lợng nhiệt mà bề mặt đốt hấp thụ đợc, xác định theo công thức (5-2), (5-3), Kcal/kg

Qbx Lợng nhiệt mà bề mặt đốt nhận đợc từ nguồn bức xạ các buồng lửa, hoặc từ thể tích khói trớc bề mặt đốt

t Nhiệt độ trung bình của môi chất 0C

α 2 Hệ số trao đổi nhiệt từ vách ống tới hơi Kcal/m2h 0C

ε Hệ số bám bẩn m2h0C/Kcal

Đối với các trờng hợp khác, nhiệt độ của tờng có bám bẩn thì đợc xác định

nh sau:

tt = t + ∆t 0C (5.40)

Đối với dãy pheston ∆t = 800C

Đối với bộ hâm nớc 1 cấp khi tK > 4000C, cấp hai của bộ hâm nớc 2 cấp, vùng chuyển tiếp của lò trực lu, các cụm ống lò khi nhiên liệu rắn, lỏng thì:

∆t = 600C

Đối với cấp một của bộ hâm nớc 2 cấp, đối với bộ hâm nớc một cấp khi tK ≤

400 0 C thì ∆t = 250C Khi đốt nhiên liệu rắn lỏng

Đối với nhiên liệu khí thì tất cả các bề mặt đốt đều lấy ∆t = 250C Đối với cấp hai

bộ sấy không khí nhiệt độ của vách ống lấy bằng trung bình cộng của nhiệt độ khói và không khí

5.1.4.5 – Nhiệt lợng bức xạ của thể tích khói các bề mặt đốt treo, các chùm ống

07 0

o

25 0

1000

1

C V KJ

L L T

A , Kcal/m2h0C (5.41)Trong đó: LV, LCo chiều sâu ( theo đờng khói của cụm ống và của thể tích khói) Xem hình vẽ 5-3

TK Nhiệt độ của khói trong thể tích khói 0K

Hệ số A = 0.3 khi đốt khí và madút

A = 0.3 khi đốt than đá và than antraxít

A = 0.3 khi đốt than nâu, than bùn, đá dầu

Nhiệt bức xạ tới các chùm ống của thể tích khói đặt sau chùm ống không lớn lắm

và có thể không tính Cũng có thể không tính đến bức xạ tới các tấm bề mặt nửa bức xạ của các thể tích khói đặt giữa chúng hoặc sau chúng, bởi vì độ đen trong các thể tích ấy và của các tấm gần bằng nhau Cũng tơng tự nh vậy đối với

dãy ống Feston

Hình 5-3: Xác định chiều sâu đờng khói

5.1.5 – Hệ số trao đổi trong các bề mặt đốt có cánh

5.1.5.1 - Đối với bộ hâm nớc có cánh bằng gang : Hệ số trao đổi nhiệt đợc xác

định theo toán đồ (XVI, XVII) Trong điều kiện không đợc thổi bụi thì hệ số trao

đổi nhiệt giảm đi 20%

5.1.5.2 - Đối với các bộ sấy không khí bằng gang kiểu có cánh và cánh răng, thì hệ

số trao đổi nhiệt ứng với toàn bộ bề mặt và phía khói H và đợc xác định theo công thức:

t

n qd

H

K

.11

2

α

ζ+

λ C c

WS

S , Kcal/m2h0C (5.43) Với: λ hệ số dẫn nhiệt ở nhiệt độ trung bình của dòng, Kcal/m2h0C

γ độ nhớt động học của khói m2/s

W tốc độ của khói m/s

Sc bớc của cánh m

Hệ số trao đổi nhiệt qui dẫn về phía không khí, ứng với bề mặt phía trong:

Đối với ống có cánh dọc phía trong

α qd

2 =

84 0

/

6 1 0109 0

γ

td td c

Wd d d

/ 7 1 1 0923 0

γ

td td c

Wd d d

l Kcal/m2h0C (5.45) Khi Pe ≤ 104

α qd

2 =

77 0

/ 4 2 1 0331 0

γ

td td c

Wd d d

l Kcal/m2h0C (5.46a)Trong đó: lC chiều dài phần ống có cánh m

K = qd

1'

ψα Kcal/m2h0C (5.47)Trong đó ψ Hệ số sử dụng nhiệt (xem bảng b.9)

qd

1 '

α Hệ số trao đổi nhiệt quy dẫn (xem sau)

5.1.5.4 – Phơng pháp tổng quát để tính truyền nhiệt trong các phần tử có cánh không tiêu chuẩn

Khi đốt nhiên liệu rắn.

Đối với ống có cánh từ một hoặc hai phía, hệ số truyền nhiệt ứng với bề mặt toàn bộ về phía khói đợc xác định

t

n qd qd

H H K

2 1

11

1α

=

Kcal/m2h0C (5.48)