đồ án thiết kế lò hơi

Lò hơi là thiết bị biến đổi nước thành hơi nước ở nhiệt độ và áp suất cao cần thiết nhờ quá trình đốt cháy, hấp thụ nhiệt từ nhiên liệu hóa thạch, năng lượng mặt trời.. - Nhiên liệu sử d

LỜI MỞ ĐẦU Nhiệt năng luôn mối quan tâm của những nhà khoa học, các khu công nghiệp và mọi người dân Từ nguồn năng lượng hóa thạch, mặt trời chúng ta đều có thể biến chúng về nguồn năng lượng nhiệt để phục vụ cuộc sống Lò hơi là thiết bị biến đổi nước thành hơi nước ở nhiệt độ và áp suất cao cần thiết nhờ quá trình đốt cháy, hấp thụ nhiệt từ nhiên liệu hóa thạch, năng lượng mặt trời Do vậy Lò Hơi là thiết bị vô cùng quan trọng, nó quyết định rất lớn vào hiệu suất của toàn hệ thống

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Quang và thầy Mai

Thanh Hà Huế cùng các thầy trong Viện Khoa Học và Công Nghệ Nhiệt Lạnh đã giúp đỡ em để hoàn thành bản đồ án môn học này Vì kinh nghiệm vẫn còn yếu kém nên không thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn và việc lựa chọn còn chưa hợp lý với yêu cầu thực tế đặt ra Em mong các thầy cho em nhiều phê bình để em sửa chửa và hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đại Phi

Nhiệm vụ thiết kế:

- Sản lượng hơi định mức: D= 75 t/h

- Thông số hơi: + Áp suất :pqn = 10 Mpa

+ Nhiệt độ hơi: tqn= 510oC

- Nhiên liệu sử dụng: Than anthacit

- Thành phần hóa học của than:

PHẦN I: CHỌN PHƯƠNG ÁN LÒ HƠI, XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI

Phương án lựa chọn: Buồng lửa phun, lò hơi hình chữ Л

a./ Dạng cấu tạo của giàn pheston

Cấu tạo của pheston gắn liền với cấu tạo của giàn ống sau buồng lửa Chiều cao của pheston tại cửa ra của buồng lửa phụ thuộc vào kích thước đường khói đi vào

bộ quá nhiệt Vì vậy kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi xác định cấu tạo của buồng lửa

b./ Dạng cấu tạo của bộ quá nhiệt

Không bố trí bộ quá nhiệt trung gian, chỉ đặt bộ quá nhiệt sơ cấp

Để tỉ lệ nhiệt hấp thụ giữa các cấp của bộ quá nhiệt không quá lớn và không gây chênh lệch nhiệt độ quá mức giữa các ống xoắn, chọn BQN loại tổ hợp - nửa bức

xạ - đối lưu Bố trí 1 cấp giảm ôn đặt xen giữa hai bộ quá nhiệt nửa bức xạ- đối lưu

c./ Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí

Chọn nhiệt độ không khí đưa vào buồng lửa là 300oC Khi yêu cầu không khí nóng như vậy đòi hỏi bộ sấy không khí phải được đặt vào vùng khói có nhiệt độ tương

đối cao Lò hơi công suất trung bình D=75t/h Do đó ta bố trí 1 cấp bộ hâm nước

và 1 cấp bộ sấy không khí đặt theo thứ tự ( theo chiều đường khói ra)

PHẦN II: TÍNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NHIÊN LIỆU

2.2.2 Thể tích thực tế của sản phẩm cháy ( khi α =1.2)

a./ Thể tích hơi nước

= 6,322 ]m3tc/Kg]

2.3 Xác định hệ số không khí thừa

4 rRO2 = VoRO2/Vk rRO2 0.192 0.192 0.192 0.192 0.192

2.5 Enthalpy của khói

Bảng 2.5 Enthanpy khói thực tế I = Iok + ( α- 1)*Ikk + Itr

Nhiệt độ

ºC

Enthalpy Hệ số không khí thừa trung bình qua các thiết bị Ikk Iok Itr BL + PT BQNII BQNI HN SKK KJ/kg KJ/kg KJ/kg 1.25 1.265 1.295 1.35 1.42

PHẦN III: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT Lề HƠI

3.1 Lượng nhiệt đưa vào lũ hơi

Lượng nhiệt đưa vào lũ hơi được tớnh cho 1kg than, và được xỏc định theo cụng thức:

inl=Cnl.tnl là nhiệt vật lý của nhiên liệu đa vào trờng hợp không có sấy nhiên

liệu bằng nguồn nhiệt bên ngoài, inl chỉ cần tính khi Wlv > 150

t lv

Q

(trong đó Cnl là tỷ nhiệt của nhiên liệu)

Đối với loại nhiờn liệu khớ theo yờu cầu thiết kế Wlv = 0 Do vậy inl=0

Qp: Nhiệt độ dùng hơi thổi vào lò

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

Trong trường hợp này Qp = QK =0

Cụng thức rỳt gọn: Qdv=Qlv

t =22562 Kj/kg

3.3 Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi

Lượng nhiệt

đưa vào buồng lửa Qdv KJ/kg Qdv = Qlv,t + Qkkn 22562

Tổn thất do khói mang đi q2 % (Ik-αskk*Iokk)

*(100-q4)/Qđv 6.705Cháy không hết

PHẦN IV: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA

4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa

4.1.1 Chọn thể tích và kích thước buồng lửa

Thể tích buồng lửa được xác định trên cơ sở chọn nhiệt thế thể tích buồng lửa Nhiệt thể tích phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt và phương pháp đốt Đối với loại nhiên liệu than anthacit yêu cầu, buồng lửa thải xỉ khô, chọn qv =0,125.106

kcal/m3h

Thể tích buồng lửa: Vbl= v

lv t tt

q

Q B

=

6

9725.22562 0,125.10 4,18

=420 m3

Xác định kích thước buồng lửa

nhiên liệu, B6[1]tr18 cho loại vòi phun tròn

20.000

4.2 Đặc tính cấu tạo dàn ống sinh hơi

ST

Đơn vị

Tường bên

Tường sau

Tường trước Pheston

4.3 Tính nhiệt buồng lửa đốt than phun

Tính nhiệt buồng lửa đốt than phun STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Công thức Kết Quả

3 Lượng nhiệt sinh

ra trong Bl Qbl kJ/kg

Qdv*(100-q3-q4-q6)/100 + Qkk -Qkkn 25577.98

tro bay dtr μm Kiểu đốt than fun 13.00

15 Khối lượng riêng

0.07

18 Hệ số làm yếu bức

xạ của BL k

kn*rn+ktr*μtr +kcốc*x1*x2 0.36

19 Độ đen ngọn lửa anl 1-exp(-k*pn*s) 0.39

23 Độ đen BL

đốt than phun abl anl/(anl+(1-anl)*ψ) 0.56

24 Nhiệt dung riêng

trung bình của khói Ctb KJ/kgđộ (Qbl-I"kbl)/(ta-t"kbl) 17.06

1185.64

26 Độ chênh nhiệt độ ºC t"bltính - t"kbl 85.64

27 Enthalpy khói ra

khỏi buồng lửa I"bl kJ/kg Nội suy từ bảng 15540.20

Lượng nhiệt bức xạ hấp thụ của buồng lửa :

Qbx

bl = ϕ.(Qbl - I''bl) = 1.( 25577.98-15540.20) = 10037.77 [kJ/kg].

PHẦN IV: Thiết kế dãy pheston

STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Công thức Kết Quả

1 Nhiệt độ khói đầu vào

và sẽ kiểm tra lại sau

6 Lượng nhiệt khói tỏa

với 1kg nhiên liệu Qp kCal/kg φ.(I'p - I"p) 283.00

Đã tra và có tính tới tổn thất áp suấttbh = t'h,p = t"h,p

độ trung bình / ln(Δmax/Δmin)

14 Nhiệt độ trung bình

0.5(t"h,p+ t'h,p) = tbh 314.50

thay đổi thông số vật lý

khi thay đổi thành phần

và mật độ dòng

Cvl

Toán đồ IIvới dàn ống song

song

0.94

20

Hệ số ảnh hưởng của

việc truyền nhiệt không

đều theo các dãy ống

PHẦN VI: PHÂN PHỐI NHIỆT

1 Enthalpy khói ra khỏi pheston I"p kJ/kg Đã tính ở PT 15254.78

2 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu

3 Hệ số hấp thụ không đồng

4

Độ chênh nhiệt độ của nước

khi ra khỏi BHN so với nhiệt

độ bão hoà

Thấp hơn nhiệt độ sôi

của nước trong lò

10.00

5 Nhiệt độ nước ra HN t"n,hn °C t"n,hn = tbh - Δt 304.50

6 Enthalpy nước ra khỏi HN I"n,hn kJ/kg CATT2, 11Mpa 1367.00

7 Lượng nhiệt thu được khi đốt

cháy 1kg nhiên liệu Qht KJ/s D*(I"bh - I"hn) 28083.33

8 Nhiệt sinh trong của buồng

Lượng nhiệt hấp thụ để sinh

hơi của dãy Pheston

12 Lượng nhiệt hấp thụ của dàn

13 Lượng nhiệt hấp thụ của BQN Qqn kJ/s D*1000*(Iqn -

15 Lượng nhiệt nước hấp thụ

trong BHN khi sôi Qhns kCal/s

20 Enthalpy khói ra khỏi BQN I"k,qn kJ/kg I"k,p + Δαqn.Ikkl

- Qqn/Btt.φ 9950.41

21 Nhiệt độ khói ra khỏi BQN t"k,qn °C Tra bảng 772.04

22 Enthalpy khói ra khỏi BHN I"k,hn kJ/kg I"k,qn + Δαhn.Ikkl

- Qhn/Btt.φ 4808.44

23 Nhiệt độ khói ra khỏi BHN t"k,hn °C Tra bảng 378.58

24 Enthalpy khói ra khỏi SKK I"k,s kJ/kg I"k,hn+ Δαskk

(Ikkl+Ikkn)

2280.48

đường khói Rộng rk m diện Pheston 6.600

Tiết diện trung bình

của đường khói

chung)

210.54

R Δmax/Δmin 3.61

14 Độ chênh nhiệt

(Δmax - Δmin)/ ln(Δmax/Δmin) 369.3815

của việc truyền

nhiệt không đều

Đặc tính cấu tạo BQNIĐặc tính cấu tạo (loại ống xoắn, xếp song song)

ống BQN

dn m Chọn theo [2] tập2

tr83 ta có kích thước ống 51x3.5 mmxmm

Rộng rk m Chọn theo tiết diện

11 Chiều dài của một ống lô m lô = hô*(z + 1) 20.608

12 Diện tích bề ngoài truyền

I"h,qn1 kJ/kg Enthalpy hơi vào QNII 2988.63

Hơi vào

BQN I

I'h,qn1 kJ/kg I"h,qn1 - Qqn1/D 2715

khói ra khỏi QNII 549.9

I'k,qn1 kJ/kg Bằng enthalpy của khói

của việc truyền

nhiệt không đều

PHẦN VIII : THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

BHNST

32 Thành phần thể tích

Tra bảng đặc tính khói đã tính 0.25

33 Nồng độ tro bay

Tra bảng đặc tính khói đã tính 34.36

thay đổi thông số vật

lý khi thay đổi thành

phần và mật độ dòng

39

Hệ số ảnh hưởng của

việc truyền nhiệt

không đều theo các

Hệ số tản nhiệt đối lưu

khi chưa tính tới hiệu

Chiều cao BHN (chiều

dài đường khói qua

BHN)

60 Tiết diện ngoài các

61 Tiết diện khói đi Fk m2 A - A' 9.22

PHẦN VIII : THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ.

THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ

1

Kích thước ống SKK

16 θtb oC 0.5(θ"+θ') 265.29217

Thông số của không khí

30 Chọn lại số hàng ống ngang kênh

tt k tb k

32 Chiều ngang kênh khói a m z2.s2 4.800

1

F

a-z d

51 Tiết diện truyền

52

53 Chiều dài của 1 chùm ống tính

Thỏa mãn được yêu cầu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

3_Hướng dẫn tính đồ án Lò hơi (tài liệu bổ sung)

Mai Thanh Hà Huế

4_Tính Nhiệt lò hơi công nghiệp

Đỗ Văn ThắngNguyễn Công HânTrương Ngọc Tuấn