đồ án môn học lò hơi

đồ án lò hơi đốt than phun 150 tấn hPHẦN I2NHIỆM VỤ THIẾT KẾ21.1.Nhiệm vụ thiết kế:21.2.Chọn phương án thiết kế, phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa21.3.Chọn dạng cấu tạo các bộ phận của lò hơi:31.3.1.Dạng cấu tạo của dãy pheston:31.3.2.Dạng cấu tạo bộ quá nhiệt:31.3.3.Bố trí bộ sấy không khí và bộ hâm nước:31.4.Cấu tạo tổng thể của lò hơi:4PHẦN II6TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU62.1 Tính thể tích không khí lý thuyết: V0kk, (m3tckg)62.2 Tính thể tích sản phẩm cháy6PHẦN III12CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI123.2 Lượng nhiêt sử dụng có ích :133.3 Xác định các tổn thất nhiệt của lò hơi:133.4. Lượng tiêu hao nhiên liệu143.5 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò :15PHẦN IV17THIẾT KẾ BUỒNG LỬA174.1. Xác định kích thước hình học của buồng lửa174.2. Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi và độ đặt ống trong buồng lửa22PHẦN VI27THIẾT KẾ DÃY FESTON276.1 Đặc tính cấu tạo dãy feston276.2. Tính truyền nhiệt dãy Feston27PHẦN VII33PHÂN PHỐI NHIỆT LƯỢNG CỦA CÁC BỀ MẶT ĐỐT337.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của lò337.2 Tổng nhiệt lượng hấp thu bức xạ của dãy feston337.3 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt đối lưu cấp II347.4 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi347.5 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của dãy feston347.6 Lượng nhiệt hấp thụ bằng đối lưu của bộ quá nhiệt347.7 Phân phối nhiệt cho bộ quá nhiệt cấp I và cấp II357.8 Tổng nhiệt lượng hấp thụ của bộ hâm nước357.9 Độ sôi của bộ hâm nước357.10 Tổng nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí367.11 Xác định lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước cấp I II367.12 Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I377.13 Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp II377.14 Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt37PHẦN VIII39THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT ĐỐI LƯU398.1 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II39PHẦN VIII49THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT CẤP I49PHẦN X55THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP II55PHẦN XI60THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II60PHẦN XII64THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP I64

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong sựphát triển kinh tế của mỗi nước Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước khác trên thếgiới, lượng điện năng do nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm tỉ lệ chủ yếu trong tổng lượngđiện năng toàn quốc Trong quá trình sản xuất điện năng lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên cónhiệm vụ biến năng lượng tang trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi Nó là một thiết bịkhông thể thiếu được trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi cũng được dùng rộng rãi trong các ngànhcông nghiệp khác

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

Trong học kỳ này em được giao nhiệm vụ thiết kế lò hơi đốt than sản lượng 150 tấn/h.Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy giáo: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện cùng với việc nghiêncứu các tài liệu khác , em đã hoàn thành được bản thiết kế này Tuy nhiên trong quá trình thiết kếkhông tránh khỏi những sai sót, em kính mong sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy cô giáo, emxin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Người thiết kế

Nguyễn Minh Trí

PHẦN I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.1. Nhiệm vụ thiết kế:

1. Sản lượng hơi quá nhiệt: D= 150 T/h

2. Áp suất hơi quá nhiệt: pqn= 75 bar

3. Nhiệt độ hơi quá nhiệt: tqn= 540 0C

4. Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi: tnc= 225 0C

5. Nhiệt độ khói thải khỏi lò hơi: t’’

8. Nhiệt trị của nhiên liệu: Qtlv= 339Clv + 1030Hlv – 109( Olv – Slv) – 25Wlv = 22246 KJ/Kg

1.2. Chọn phương án thiết kế, phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa

Căn cứ vào công suất và loại nhiên liệu để tiến hành chọn cấu tạo lò hơi cũng như phương

pháp đốt phù hợp nhất Dựa vào sản lượng hơi quá nhiệt (D= 120 T/h) ta chọn lò hơi buồng

lửa đốt bột than phun, mặt khác buồng lửa phun có rất nhiều ưu điểm như:

 Sản lượng của lò hơi không bị hạn chế, thỏa mãn một chương trình nhiên liệu rộng hơn buồng

lửa ghi, hiệu suất cháy cũng cao hơn buồng lửa ghi

 Có thể sấy không khí tới nhiệt độ cao (200 ÷ 450 0C), có điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa

quá trình vận hành lò hơi

 Có thể đốt những nhiên liệu kém chất lượng và nhiên liệu ta đang tính toán sử dụng cũng có chất

lượng không cao

Dựa vào dải làm việc của bộ quá nhiệt ta chọn nhiệt độ khói trước cụm feston là: t’’

bl =1050 0C

• Nhiệt độ không khí nóng – nhiệt độ không khí ra khỏi bộ sấy không khí: (chọn theo hướng dẫn ở trang 20 sách tính nhiệt lò hơi) ta chọn: t’’

kk= 350 0C1.3. Chọn dạng cấu tạo các bộ phận của lò hơi:

1.3.1. Dạng cấu tạo của dãy pheston:

Cấu tạo của dãy pheston gắn liền với cấu tạo của giàn ống sau buồng lửa Chiều cao của pheston tại cửa ra buồng lửa phụ thuộc đường vào kích thước khói đi vào bộ quá nhiệt Vì vậy kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xác định cấu tạo cụ thể của buồng lửa

và các giàn ống xung quanh nó

1.3.2. Dạng cấu tạo bộ quá nhiệt:

Theo thông số hơi yêu cầu cùng với việc sử dụng hơi sau này (gắn liền với tua bin trong chu trình nhiệt ) ta quyết định hướng chọn bộ quá nhiệt như sau:

 Không đặt quá nhiệt trung gian chỉ đặt quá nhiệt sơ cấp

 Đối với quá nhiệt sơ cấp thì chọn loại hoàn toàn đối lưu không có bộ quá nhiệt nửa bức xạ

 Đối với quá nhiệt đối lưu thì lại chọn hai cấp

1.3.3. Bố trí bộ sấy không khí và bộ hâm nước:

Đối với buồng lửa đốt than phun ta chọn không khí nóng yêu cầu la 3500C Khi không khí nóng yêu cầu cao như vậy đòi hỏi bộ sấy không khí phải đặt ở vùng khói có nhiệt độ tương đối cao Lò hơi công suất 120 T/h đốt than bột ta bố trí 2 cấp hâm nước và 2 bộ sấy không khí xen kẽnhau: hâm nước 1 sấy không khí 1 hâm nước 2 sấy không khí 2 theo chiều đi của khói ra

1.4. Cấu tạo tổng thể của lò hơi:

1- Bao hơi 8- Bộ hâm nước cấp I

6- Bộ sấy không khí cấp II 13- phần đáy thải xỉ

Hình 1: sơ đồ cấu trúc buồng lửa

Trong bản thiết kế này chọn lò đốt bột than buồng lửa phun, thải xỉ khô một bao hơi Bốtrí đường khói đi theo hình chữ ᴨ, đường khói đi lên bố trí buồng lửa, đường khói nằm ngang bốtrí bộ quá nhiệt, bộ hâm nước và bộ sấy không khí theo thứ tự.

Toàn bộ buồng lửa bố trí dàn ống sinh hơi ở hai bên tường bố trí 4 vòi phun tròn xoáy

Bộ quá nhiệt chia làm 2 cấp, căn cứ đường hơi đi mà quy định cấp 1 và cấp 2

Bộ hâm nước và bộ sấy không khí cũng chia làm 2 cấp căn cứ vào chiều lưu lượng củanước và của không khí mà ta chia thành bộ hâm nước cấp 1 và cấp 2, bộ hâm nước làm bằng ốngthép uốn ngang, bộ sấy không khí làm bằng ống thép đứng

Lớp bảo ôn của buồng lửa chọn loại vữa cách nhiệt cromit

PHẦN II TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa α = 1 nhưng trong thực tế quá trìnhcháy luôn xảy ra với hệ số không khí thừa α > 1

2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: (theo 3-22 trang 27 lò hơi 1).

VRO2 = VCO2 + VSO2

(Theo bảng 9-5 trang 191 lò hơi 1) ta chọn hệ số không khí thừa α = 1,25

Thể tích hơi nước thực tế trong sản phẩm cháy:

với ab hệ số tro bay theo khói (theo bảng đặc tính tính toán của các loại buồng lửa-đồ án môn học

lò hơi-NSM) với lò phun thải xỉ khô ta có ab = 0,9

=> μ= 10. = 2,930 (kg/m3tc)

2.2.3 Hệ số không khí thừa theo đường đi của khói

(Theo bảng 10-3 trang 260 lò hơi 1) ta có các giá trị không khí lọt vào đường khói (Δα) như sau:

Bảng 1: Giá trị không khí lọt vào đường khói

Hệ số không khí thừa tại các vị trí theo đường khói đi:

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

Bảng 2: Hệ số không khí thừa tại các vị trí đường khói đi

Thứ tự Các bộ phận theo đường khói Hệ số không khí thừa

2.3 Tính entanpi của không khí và khói: (bảng 4)

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

I0

kk = V0

kk.(Cp.t)kk kJ/kgTrong đó: V0

kk : Thể tích của không khí lý thuyết, (m3tc/kg)

Cp : Nhiệt dung riêng các loại khí , (kJ/m3tc)

C : Nhiệt dung riêng , kJ/kg.K

t : Nhiệt độ của các chất khí, ở đây ta lấy nhiệt độ của các chất khí trongkhói thải bằng nhiệt độ khói thải:

Bảng 3 : Đặc tính của sản phẩm cháy

STT Tên đại lượng và công thức tính Kí

hiệu Đơn vị B Lửa và

feston

BQN Cấp II BQN Cấp I BHN Cấp II BSKK Cấp II BHN Cấp I BSKK Cấp I Khói thải

1 Hệ số không khí thừa trung bình:

Hệ số không khí thừa αbl&pt αqn2 αqn1 αhn2 αskk2 αhn1 αskk1 Khói thải

2414,932

8

3447,438

3610,666

3668,962

1

4768,567

2

6134,770

12766,667

1100 9226,858 10747,40

0

13054,115

13124,790

14406,478

1200 10145,73

5

12101,948

14638,824

14770,276

15064,953

1300 11071,04

8

12890,924

15658,686

1400 12002,03

1

14089,115

17089,623

1500 12940,807 15110,06 18345,265

2200 18677,63

3 22018,420 26687,828Mỗi bộ phận lò hơi có hệ số không khí thừa và vùng nhiệt khói làm việc khác nhau Để đơn giản, không cần tính entanpi cho suốt giải nhiệt độ 1000C-22000C cho tất cả các bộ phận mà ở mỗi bộ phận chỉ cần tính trong phạm vi nhiệt độ làm việc của bô phận đó mà thôi

Bảng 4: Entanpi của sản phẩm cháy (dựa vào bảng 3-2 trang 36 lò hơi 1)

PHẦN III CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI

Lập phương trình cân bằng nhiệt cho lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cânbằng giữa nhiệt lượng đưa vào lò hơi với lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 và các tổn thất của lò

Q2 , Q3 , Q4, Q5 , Q6

Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có thể xác định được hiệu suất của lò hơi và lượngtiêu hao nhiên liệu

3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi

Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu và xác định bởi công thức 4-3

trang 38 (sách lò hơi 1), ta có:

Qđv = Qlv + Qn

kk + Qnl + Qp (1)Trong đó:

• Qlv – nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Qlv

• Qnl – nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào Qnl = Cnl tnl

Theo công thức 4-5 trang 38 (lò hơi 1) với nhiên liệu rắn thì:

Cnl = Cd

nl +

Cd

nl – tỷ nhiệt của nhiên liệu khô:

Với than gầy Cd

nl = 0,22 kJ/kg0C;

=> Cnl = 0,22 +

= 0,298 kJ/kg (rất nhỏ ta có thể bỏ qua nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào)

• QP – lượng nhiệt do hơi phun vào lò hơi vì ta dùng vòi phun kiểu cơ khí nên:

Qhi = B.Q1 = Dqn.(iqn - inc) + Dbh.(i’’ - inc) + Dx(i’ - inc)

Trong đó:

B – lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h;

Dqn, Dbh – lưu lượng hơi quá nhiệt, lượng chi phí hơi bão hòa, kg/h;

Dx – lưu lượng nước xả lò, thường lấy (1,5 -2) % Dqn , kg/h;

iqn, inc , i’, i’’ – Entanpi của hơi quá nhiệt, nước cấp, nước bão hòa, hơi bão hòa, kJ/kg;

Vì: lò hơi không dùng hơi bão hòa và lượng nước xả lò nhỏ p= <2%

3.3 Xác định các tổn thất nhiệt của lò hơi:

3.3.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học: Q 3 (kJ/kg), q 3 (%).

(Theo bảng 10-2 trang 260 sách lò hơi 1) ta chon: Q3 = 0; q3= 0

3.3.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học: Q 4 (kJ/kg), q 4 (%)

(Theo bảng 10-2 trang 260 sách lò hơi 1) ta chọn: q4 = 2%

3.3.3 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh: Q 5 (kJ/kg), q 5 (%)

(Theo đồ thị hình 4-1 trang 46 lò hơi 1) với D= 120t/h ta có: q5 = 0,55%

3.3.4 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài: Q 6 (kJ/kg), q 6 (%)

Vì: lò hơi đốt than bột cháy theo ngọn lửa, thải xỉ khô theo trang 47 sách lò hơi 1 ta có thể bỏqua tổn thất này: q6 =0

3.3.5 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài

Theo công thức 4-15 trang 40 sách lò hơi 1:

Theo bảng 3-2 trang 36 sách lò hơi 1, ta có: (Ct)kkl =38 kJ/m3tc

=> I0

kkl = 5,905.38 = 224,390 kJ/kg Vậy: Ikkl = 1,44.224,390 = 323,122 kJ/kg

3.4 Lượng tiêu hao nhiên liệu

(Theo 4-13 trang 40 sách lò hơi 1);

Ta có: B = = = 14550,645 kg/h = 4,042 kg/s

Từ công thức Qhi = B.Q1 => Q1 == = 20477,443 kJ/kg

3.5 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò :

(Theo công thức 3 - 16 trang 14 tính nhiệt lò hơi NSM) ta có :

5 q4 % Chọn theo cấu tạo buồng lửa cách đốt nhiên liệu 2

PHẦN IV THIẾT KẾ BUỒNG LỬA

Mục đích : Xác định các kích thước hình học của buồng lửa và cách bố trí thiết bị trên buồng lửa,

các dàn ống sinh hơi Đồng thời xác định diện tích buồng lửa, tính nhiệt trong buồng lửa, tínhnhiệt lượng trao đổi trong buồng lửa

4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa

4.1.1 Xác định thể tích buồng lửa:

Vbl = , m3

Trong đó: Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/h)

Qlv

t : nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu

qv : nhiệt thể thể tích của buồng lửa

Cũng như các thiết bị buồng lửa khác, buồng lửa phun phải đảm bảo cháy hoàn toànnhiên liệu với hệ số α nhỏ nhất Khói sinh ra trong buồng lửa phải được làm lạnh đến nhiệt độthích hợp để khi ra khỏi buồng lửa tro bay theo khói không còn ở trạng thái chảy lỏng để có thểbám lại trên các bề mặt truyền nhiệt, tro sinh ra trong buồng lửa phải không ngừng được thải rakhỏi buồng lửa và không bám lên bề mặt đốt bức xạ

Tất cả các yếu tố trên chịu ảnh hưởng trực tiếp ở kích thước bề mặt hấp thụ nhiệt đặttrong buồng lửa và thể tích buồng lửa, thể hiện ở nhiệt thể thể tích qv

Khi bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong buồng lửa quá bé, nhiệt độ khói thải rakhỏi buồng lửa sẽ lớn Nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của tro thì tro sẽ bám lạitrên bề mặt hấp thụ nhiệt của buồng lửa phải chọn thỏa đảng

Khi kích thước của buồng lửa càng lớn thì vốn đầu tư cho buồng lửa càng tăng, do khi

ấy phải tăng chi phí cho việc bảo ôn, khung lò…Vì vậy, để giảm giá thành của buồng lửa thì cầnphải giảm Vbl tới mức tối thiểu, nghĩa là phải chọn qv tới mức lớn nhất cho phép Nhưng nếu qv

quá lớn thì q3 và q4 sẽ tăng lên Do đó việc chọn qv phải dựa trên chỉ tiêu kinh tế là chính

(Theo bảng 9-5 trang 191 sách lò hơi 1) với than xấu ta chọn: qv = 140 - 155 (kW/m 3 ) ở đây ta chọn q v = 145 kw/m 3

Ta có: V bl = = 608 m3

Thể tích buồng lửa giới hạn bởi mặt trong của các tường buồng lửa

4.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa:

Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa cho nhiênliệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa Chiều dài ngọn lửa tạo nên trong quá trình cháy tùythuộc vào loại nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và công suất lò hơi

Chiều dài ngọn lửa lnl được tính: lnl = l1 + l2 + l3

4.1.3 Xác định kích thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa

Xác định tiết diện ngang của buồng lửa

Fbl = a x b (m2)

Với: a – chiều rộng của buồng lửa

b – chiều sâu của buồng lửa

Vì: chiều sâu phải đảm bảo chiều sâu tối thiếu để ngọn lửa không đập vào tường đối diện vì thế(theo trang 17 sách tính nhiệt lò hơi NSM), chiều rộng và chiều sâu của buồng lửa phải thỏa mãn

3 điều kiện:

 Đảm bảo tỉ lệ rộng/sâu = a/b = 1,2 ÷ 1,25

 Thỏa mãn nhiệt thế thể tích chiều rộng buồng lửa qr (t/m.h)

 Thỏa mãn chiều sâu tối thiếu buồng lửa

 Tính chọn chiều sâu buồng lửa (b)

(Theo bảng 3 trang 17 sách tính nhiệt lò hơi), với D = 120 t/h ta chọn: b= 6,5 m

 Tính chọn chiều rộng của buồng lửa (a)

(Theo trang 17 sách tính nhiệt lò hơi) với a/b = 1,2 ÷ 1,25 ta chọn: a/b =1,2

=> chiều rộng của buồng lửa: a= 1,2 x b = 1,2 x 6,5 = 7,8 (m)

Vậy diện tích tiết diện ngang buồng lửa:

Fbl = 7,8 x 6,5 = 50,7 (m2)

Chiều cao buồng lửa: H = = =11,993 (m) vậy chọn chiều cao buồng lửa là 12m

4.1.4 Cấu tạo của phểu tro lạnh

(Theo trang 130 sách thiết bị lò hơi Hoàng Ngọc Đồng), đáy phểu tro lạnh 0,8 ÷ 1,2 m Ta chọnchiều dài đáy phểu tro lạnh bằng 1 m Cạnh nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc 550

4.1.5 Chọn loại vòi phun và cách bố trí

Theo trang 18 sách tính nhiệt lò hơi với D= 120 t/h Ta chọn:

Loại vòi phun tròn, số lượng 4 vòi và đặt ở tường bên (mỗi bên 2 vòi)

(Theo bảng 5 trang 19 sách tính nhiệt lò hơi), ta có kích thước đặt vòi phun trên tường buồng lửa

 Khoảng cách từ trục vòi phun đến mép phểu thải tro lạnh x = 2 (m)

 Khoảng cách từ trục vòi phun ngoài cùng đến mép tường buồng lửa y = 2 (m)

 Khoảng cách giữa hai trục vòi phun trong dãy theo phương ngang z = 2,5 (m)

4.1.6 Xác định diện tích buồng lửa

Từ dạng buồng lửa, ta xác định tổng diện tích của tường buồng lửa và do đó xác định được bềdày hữu hiệu của lớp bức xạ và có thể tiến hành tính nhiệt

e) Diện tích toàn buồng lửa:

4.2 Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi và độ đặt ống trong buồng lửa

Thực chất của việc tính chế tạo dàn ống pheston cũng là tính kiểm tra vì kích thước cấu tạo củadàn pheston là phụ thuộc vào dàn ống sau và kích thước cửa khói ra buồng lửa Những đại lượngnày đã được quyết định khi tính chế tạo buồng lửa Như vậy nhiệm vụ tính chế tạo chỉ còn làviệc bố trí bước dọc và bước ngang của cụm ống

(Theo trang 134 sách thiết bị lò hơi Hoàng Ngọc Đồng) ta chọn giàn ống sinh hơi có cấu tạo:

• Đường kính ngoài của ống dng = 60 mm

• Độ dày δ = 6 mm

• Bước ống tương đối: s/d = 1,1 ÷ 1,25

Trong thiết kế này ta chọn: s/d = 1,25, => bước ống s = 1,25.d = 75 mm

 Khoảng cách từ tâm ống đến tường e = (0,8 ÷ 1).d

Tường bên

Bảng 7: Tính truyền nhiệt buồng lửa

Khi tính kiểm tra buồng lửa thì các kích thước và bề mặt hấp thụ bức xạ đã có cần xác định nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa khi ấy để tính độ đen của buồng lửa thí cần chọn sơ bộ ra khỏi buồng lửa, và để tính nhiệt độ cháy lí thuyết thì cần chọn sơ bộ nhiệt độ không khí nóng đưa vào buồng lửa.

Sai số giữa nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa chọn và tính không vượt quá phạm vi 100 0 C Nếu vượt quá giới hạn này thì cần tính lại độ đen buồng lửa xuất phát từ nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa đã tính

STT Tên đại lượng Kí hiệu Đơn vị Công thức tính hoặc cơ sở chọn Kết quả

5 Hệ số không khí thừa ở đầu ra buồng

lửa

7 Hệ số lọt không khí của hệ thống nghiền

12 Hệ số không khí thừa cuối bộ sấy không

17 Phân thể tích của khí 3 nguyên tử rn - Tra bảng 3 0,2

21 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa t’’

22 Hệ số làm yếu bức xạ của khí 3 nguyên

tử

kb - Theo toán đồ trang 235 sách lò hơi 1, NSM 0,27

34 Tỷ số giữa vị trí có nhiệt độ lớn nhất với

chiều cao buồng lửa

35 Hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối của

điểm có nhiệt độ cực đại

M - 0,59 – 0,5.X (theo trang 238 sách LH1 đối với nhiên

liệu rắn)

0,5

36 Entanpi của khói ra khỏi buồng lửa I’’

37 Tỷ nhiệt trung bình của khói Vcp kJ/kg.k 13,584

38 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa theo

tính toán

t’’

Từ bảng 7, ta có nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa t’’

bl = 1100 0C chênh lệch so với nhiệt độ ban đầu ta chọn 10500C là 500C < 100 0C (theotrang 262 LH1) => hợp lý Vậy ta không phải tính lại nhiệt độ khỏi ra khỏi buồng lửa

PHẦN VI THIẾT KẾ DÃY FESTON

Mục đích : Xác định kích thước cấu tạo của feston Tính toán trao đổi nhiệt của dãy feston.

6.1 Đặc tính cấu tạo dãy feston

Dãy feston do dàn ống sinh hơi ở cửa ra buồng lửa có nhiệt độ của khói cao nhằm làm giảm

nhiệt độ khói thải đồng thời giảm lượng tro bay theo khói Ở đây các ống được bố trí kiểu so le

 Số dãy ống feston: Ta chọn 4 dãy

 Tổng số ống 104 ống

 Bước ống ngang: S1 = 4S = 4.75 = 300 mm

 Bước ống dọc : S2 = 250 mm

6.2 Tính truyền nhiệt dãy Feston

Mục đích là để xác định lượng truyền nhiệt đối lưu Qđl

p và nhiệt độ khói ra sau dãy Feston Vìkết cấu đã chọn trước nên ta sử dụng phương pháp tính kiểm tra

+ số ống dãy feston : 4 dãy

Bảng 10 : Đặc tính cấu tạo của dãy pheston

hiệu Đơn vị Công thức hoặc cơ sở chọn 1 Thứ tự dãy ống2 3 4

8 Bề mặt hấp thụ của mỗi dãy ống Hi

Bảng 11 – Tính toán trao đổi nhiệt dãy pheston

T

Cân bằng nhiệt

8 Lượng nhiệt khói tỏa cho giàn

14

Lưu lượng của khói

152,397

15 Tốc độ trung bình của khói quapheston 6,1

-17 Tính hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

20 Hệ số hiệu chỉnh xét đến số lượng

24 Tính hệ số trao đổi nhiệt bức xạ

28 Hệ số làm yếu bức xạ của hạt tro Công thức trang 111- sách tính nhiệt lò hơi công

33 Bề dày quang học của lớp khí bứcxạ 1,293

37 Hệ số bám bẩn của dàn ống Toán đồ trang 124- sách tính nhiệt lò hơi côngnghiệp 0,010

Sai số hấp thụ nhiệt tính toán sai lệch không đáng kể so với thiết kế, vì thế không cần thiết kế lại dàn pheston Mặt khác, nhiệt lượng

mà dàn pheston nhận được từ buồng lửa ta đã xác định được, vậy mục đích tiếp theo chỉ là phân bố nhiệt trên các bề mặt trao đổi nhiệt tiếp

theo phía sau dàn pheston sao cho phù hợp với giả thiết và thiết kế đã đề ra

PHẦN VII PHÂN PHỐI NHIỆT LƯỢNG CỦA CÁC BỀ MẶT ĐỐT

Sau khi đã xác định xong nhiệt độ khói ra sau dãy feston thì ta có thể tiến hành tính kiểmtra 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 (≤ 20%)

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

Ta đi vào các nội dung tính toán sau:

7.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của lò

Qhi = D(iqn - inc)

Từ chương 3 ta có: Qhi = 82,77.103 (kW)

7.2 Tổng nhiệt lượng hấp thu bức xạ của dãy feston

Từ công thức (10-91), (10-94), (10-95), trang 264, 265 sách LH1- Nguyễn Sĩ Mão ta có:

7.3 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt đối lưu cấp II

Theo công thức (10-96) trang 265 sách Lò Hơi 1 – Nguyễn Sĩ Mão ta có:

7.6 Lượng nhiệt hấp thụ bằng đối lưu của bộ quá nhiệt

Khi sử dụng bộ giảm ôn kiểu bề mặt

Qđl

qn = Qqn – Qbx

qn - G.Δigô

Δigô - kiều phun nước ngưng tụ, hoặc kiểu bề mặt dùng nước cấp làm lạnh

Ở phụ tải định mức ta có Δigô = 0

• Qqn – nhiệt lượng do hơi nhận được, tính theo công thức (10 - 97) sách lò hơi 1 – NSM

Qqn = (i’’

qn – i’’

bh + Δigô )(với i’’

qn = 3450 kJ/kg: entanpi của hơi quá nhiệt tại nhiệt độ tqn = 540 0C và pqn = 110 bar)

Qđl

qn = 24833 – 868,572 = 23964,428 (kW)

7.7 Phân phối nhiệt cho bộ quá nhiệt cấp I và cấp II

Entanpi của hơi bão hòa khô: ibh khô = 2705 kJ/kg ( tra bảng nước và hơi bão hòa theo áp suất

110 bar)

Nhiệt độ hơi bão hòa khô: tbh khô = 3180C ( tra bảng nước và hơi bão hòa theo áp suất)

Độ tăng nhiệt độ của hơi sau bộ quá nhiệt: ta chọn = 1100C

Nhiệt độ hơi sau bộ quá nhiệt cấpI = = 4280C

Entanpi của hơi sau bộ quá nhiệt cấpI: = 3146 kJ/kg ( tra bảng nước và hơi quá nhiệt)

+) lượng nhiệt hấp thụ ở bộ quá nhiệt cấp I: = = 14700 Kw

+) lượng nhiệt hấp thụ ở bộ quá nhiệt cấp II : = = 23964,428 – 14700 = 9264,428 kW

7.8 Tổng nhiệt lượng hấp thụ của bộ hâm nước

Qhn = Qhi – (Qbx

sh + Qph + Qqn) = 82770 – 44267,755 – 4796,071 – 24833 = 8873,174 kW

7.9 Độ sôi của bộ hâm nước

Entanpi của nước khi đưa vào bộ hâm nước

bh = 1450 kJ/kg

Qs

hn = (1450 – 946) = 16800 kW

Vì lượng nhiệt cần cung cấp cho nước bốc hơi khi sôi Qs

hn lớn hơn nhiều so với Qhn nên nước trong bộ hâm nước chưa đạt đến trạng thái sôi

Ta chọn bộ hâm nước kiểu chưa sôi

7.10 Tổng nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí

Theo công thức (10 - 105) sách lò hơi 1 – Nguyễn Sĩ Mão

7.11 Xác định lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước cấp I & II

7.11.1 Nhiệt độ không khí đầu ra bộ sấy không khí cấp I

t’’

scI = tnc + (10 ÷ 15)0C = 225 + 15 = 2400C

7.11.2 Nhiệt độ nước đầu vào của bộ hâm nước cấp II phải nhỏ hơn nhiệt độ sôi khoảng

40 0 C

7.11.3 Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp II

Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp II không quá (530 ÷ 550)0C ta có

tbh – t’

hnII ≥ 400C Tra bảng nước và hơi nước bão hòa P = 110 bar ta có tbh =3180C

tbh – t’

hnII = 318 - t’

hnII ≥ 400C => t’

hnII ≤ 2780CChọn nhiệt độ nước trước bộ hâm nước cấp II

t’

hnII = 2500CTra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt với t’

Bộ hâm nước cấp I tính theo công thức (10 - 102) trang 267 sách lò hơi 1 – Nguyễn Sĩ Mão

QhnI = D.( i’

hnII – inc ) = (1085,7 - 946) = 4656,67 kW

Bộ hâm nước cấp II : QhnII = Qhn – QhnI = 8873,174 – 4656,67 = 4216,504 kW

7.12 Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I

7.14 Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt

7.14.1 Nhiệt độ khói sau bộ quá nhiệt cấp I