xây dựng MODULE phần mềm mô phỏng vật lý lò hơi công nghiệp

PFD Process Flow Diagram DCS Distributed Control System PV Process Variable SP Setpoint OP Output FIC Flow Integral Control TIC Temperature Integral Control PIC Pressure Integral Control

LỜI CAM ĐOAN

Đ T ự

(KT)

P S TS M S là công ì ứ

ứ ế q ậ

ế ì ậ ì

L ậ

Đ T ự

PFD Process Flow Diagram

DCS Distributed Control System

PV Process Variable

SP Setpoint

OP Output

FIC Flow Integral Control

TIC Temperature Integral Control

PIC Pressure Integral Control

PLC Programmable Logical Controller

PCS Plant Control System

DLS Data Logger System

EWS Engineering Work Station

AN M C C C N

- ( e e I

Ltd) 28

- (%) ỳ ( e e I

Ltd) 29

- ì ( e Thermax India Ltd) 30

-4 M ù 31

- M ù ế 31

- i 50

g 3- ổ 51

4- ý e ù e 62

4- 63

- I 91

AN M C C C N V ĐỒ T

ì - ì 14

Hình 2- S 15

ì - 16

Hình 2-4 ý 18

Hình 2-5 Quá trình 37

Hình 2- Q ì 39

Hình 2-7 M q O2 40

Hình 2- M q O 40

Hình 2- 43

Hình 2- 44

Hình 3- S ổ ổ 53

Hình 3- S ổ ổ 53

Hình 3- Ả ậ

ế ổ ứ 54

ì -4 ổ q q ì q 55

ì - S 57

Hình 3-6 ổ q t e ế

ậ 60

ì 4- e 61

ì 4- S ổ q

ys 64

Hình 4- 64

Hình 4-4 S M e 65

Hình 4- e e 66

Hình 4- e 66

Hình 4-7 S e t 67

Hình 4- ee 68

Hình 4- ee O 69

Hình 4- ee 70

Hình 4- 71

Hình 4- ee 71

Hình 4- e 72

Hình 4- 4 ee 73

Hình 4-15 e 73

Hình 4- ee 74

Hình 4-17 ù 74

Hình 4- e e ( e) 75

Hình 4- ee ( e) 76

Hình 4- e q (S e e e S e ) 77

Hình 4- e ee ( e ) 78

Hình 5- ế q q

79

Hình 5- ế q e ổ

ổ 79

Hình 5- ế q e ổ

79

Hình 5-4 ế q ý

ổ ổ 80

Hình 5- ế q O q 80

Hình 5- ế q e ổ

ổ 80

Hình 5-7 ế q e ổ

ổ 81

Hình 5- ế q ý

ổ ổ 81

Hình 5- ế q q 81

Hình 5- ế q e ổ

ổ 82

Hình 5- ế q e ổ

ổ 82

Hình 5- ế q ý

ổ ổ 82

Hình 5- ế q 83

Hình 5- 4 83

Hình 5- ế q ổ

ổ 83

Hình 5- ế q ế 84

Hình 5- 7 ế q

ế ổ q ế ổ 84

Hình 5- ế q

ế ổ q ế ổ 84

Hình 5- ế q

ế ổ ổ 85

ì - ì S 87

ì - S 89

ì - S I 89

Hình 6-4 Gi I e 92

ì - I e ế

93

ì - Se e Se e O 94

ì -7 95

ì - e 96

ì - e O O e 96

ì - I - ( O ) e 97

ì - S 97

Hì - e O O - M ( ) I -100 - OP (%) 98

ì - I - - ( ) I -100 - OP (%) 98

ì - 4 I - - O (%) I -100 - PV (kg/h) 98

ì - S I ( I - )

O 99

ì - 99

LỜI NÓI ĐẦU

4 Xây dự modu e p m m mô p ỏ

5 Kết quả mô p ỏ oạt ộ trê p m m

C 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấ

ế

b ì

q q ế

ậ q

q ( ) ậ M

ra, q ế

ì

q ì

nh c

: D ũ

q ( ) ế

e q ế

M ì ứ ứ e

to ế ỡ q ì P S TS M S e ậ ậ ĩ

e Aspen Hysys e t l ứ

c thay cho Matlab,

e ì  G ố u: - ế q

ậ

- ế

ế ậ ì ++

-

- ý

 K c nhau: Hysys - S ế ậ

- M ĩ

- ĩ ứ ì

ế ì

q ì ù ậ - ế ế ậ

ổ ũ

- ậ

Matlab - ế ậ ì ng - M Simulink ế Toolboxs

ế ĩ

e Hysys cho công ngh

q ì , q ì q ì ,

ế ậ

1.2 Mụ t êu

- e ậ

ý

- S e ế ế

ng l

1.3 Đố t ê u ông (

)

1.4 N vụ - ứ ý ế ế ù

, l

- ứ e

ứ ý ế ế

c

1.5 P t ự

- e

ù

-

e

- ế e trong

( ì - ổ )

C 2

TỔN QUAN V LÕ I 2.1 ớ t u lò

ế

q q ì ;

q ì

q ì

ẹ ế ế

ỉ ứ S ì

M

Q ỉ

( q ì ) q ý ( q

) q ổ

- lò t

ng dẫn hơi nước

Nước c p

Nhiên li u: Xăng, dầu, gas

Gió

Hơi qu nhi t (hơi khí khô)

Khí thải

Tro, xỉ

2.2 P â l

ù ế ổ ý ậ ì ẻ ế hành e ứ

2.2 T e ốt ê l u t buồ lử - e

+ ( )

+

- e

+

+ ỉ ỉ

-

- S e ì

ứ

2.2.2 T e tuầ ủ ớ t d ố s

-

- ỡ ứ

- ỗ

-

Hình 2- S ồ b t lò

2.2.3 Theo th số y suất ủ lò

-

- ng bình - ậ

2.2.4 Theo dụ - ĩ

-

-

- ù

áp ỉ

ế ế

2.3 Cấu t b lò

M Bu ( )

ổ ( e , Superhe e ) q (I ) q ( )

Không khí

Buồng đốt

Bộ gia nhi t

Khí thải

Bộ trao đ i nhi t

M y bơm cung c p Nước cung c p

u t h t không khí

u t h t khí thải Hơi nước qu nhi t

- u Fur ce - Fired Heater hay Compustion Chamber):

( )

( )

- ộ tr o t (Economiser): ù

( ee a e ) ậ q ì

- ộ tr o t Ev por tor ứ

ậ q ì

ế S e e e - ộ tr o t uper e ter S

ế S e e e ậ

q q ế

q ì

- o Drum) ứ ee e ũ ứ

- Force Draught Fan (FD Fan): Q ù

q ì

- Induced Draught Fan (ID Fan): Q ù (

) ì

( e e e e )

( ) ì ee ater,

ee e ổ g

q ổ e ậ q ì

ậ

ỉ S e e e

ậ q

O O

ù ì

q

Tốc độ hơi nước iàn ống th ba

iàn ống th hai

iàn ống th nh t

360 o C Nước c p

540 o C

ư ng khói Hơi qu nhi t - 500 o C

ứ

ậ ( ) ế ( 2200)o

Hình 2-4 N uyê lý t lò ốt ê l u dầu

ì

Q ì q q ì ứ

q ì ế ế q ì

ổ ế ế q ì hòa, l q ì ổ S e e e q ế

ì ổ

ổ

2.5.2 ă b x ủ lử e ứ ổ

phâ sáng

ắ

ứ q ậ -ghe (Bouguer): s k -k g p g e -1 a  (2-1)

kg: H ế ứ

kp: Tổ q ì , [MPa] s: C q ứ , [m] ứ ( ) :

ps -k l l e -1 a  (2-2)

kl: H ế ứ

p: , [MPa] q ứ e ứ v bl F V 3,6x s  , [m] (2-3)

Vbl [m 3 ] Fv: D , [m2] e

P ứ

al = mas + (1 - m)aks (2-4)

as: H ứ e ứ (2-2)

aks: H ứ e (2-1) m: H

m = 0,1

ứ abl q ứ

al q là:

v l

bl

a

1 l

l a

3 4 l d bl o

100

T a

0,6 ''

bl

B.aBo

bl

 (Bo)

ỷ

ế

ũ ế q m Bo

'' bl 4 a d d o bx tt 1 1 x T F c Q B Bo     (2-9) '' bl  : ứ

ổ

ế

Qbl và enthalpy ''

bl I Qbl e

ứ

tth kkng kk 4 6 4 3 lv tr bl Q Q Q q 100 ) q -q q -(1000 x Q Q       (2-10)

lv tr Q : N ù

kk Q : N

kkng Q : N

( e ) tth Q : N

100% Q Q q dv 3 3   ; 100% Q Q q dv 4 4   ; 100% Q Q q dv 6 6   :

dv Q : N

3 Q : L ổ

4 Q : L ổ

6 Q : L ổ ỉ

ổ trình:

ì

bl a g c ''

bl bl

ì ổ ứ

 4 11 tr

4 b v bl o bx

l

4 tr 4 l v bl o bx

T

T-1TxFacQ

ttQ c a FT x10

273-110

)V(B

TaF5,67M

T

6 , 0 11 tb

c tt

3 a bl v dtb

a ''

 V c tb: Tổ ì

2.5.4 C b t ổ t

q ì ổ

ậ ế ứ ổ Economiser, Superheater ậ q ổ ứ vào ổ

2.5.5 T ổ t b x t ờ ó ủ lò

ổ ứ ( ) ì

tr 4 tr o

2

1aa

Ttr: N ứ ế [K]

T1T2

1aa10x67,5

tr

3 tr 3

tr 11 bx

2.5.6 T ổ t ố l u t ờ ó ủ lò

ì

tt

B

t kH

T

Q: N ứ [kJ/kg]

k: H , [W/m2K]

H: B , [m2]

t: C ( ) ( ), [K]

Btt: L , [kg/s]

ì ù

kkl ''

g '

Q i i i Q

iiQ

D

D: L q tính toán, [kg/s]

à enthalpy ( ) ỗ ỗ [kJ/kg]

ig.o: L ( ) [kJ/kg]

(%) ứ

100 x Q

Q

vao

u vao vao

C

 Đ ểm ó c ảy:

ỉ

 N t ượ r ê : ế

o o (  )

q ế ế

ẹ

 N t trị: 3

15,6 ar.net.p 46424,5 3168,4ρ 8792,3(ρ )

ả 2-2 (%) ưu uỳ tro c c d u ê u k c u (Theo Thermax India Ltd)

ứ (%)

 H m ượ ước:

ì (%)

ũ trong lò trong quá trình cháy ứ

ắ q

S ắ

ẹ

ậ ổ ù ỗ ỉ ỗ

e

ế 4 (%) ế ế

lv ( 85) (%), Hlv (810) (%), Qtlv

(3900040000) [kJ/kg]

ý

 N t ộ c ớp : (60110)o ắ ắ ngay nh

4o ù

4 oC

 N t ộ bắt : ắ (1030)o ế

 N t ộ tự c y: Nhi (530580)o

ế

ậ ắ ậ ý ế

ứ ù e (-3017,5)o

ế ý ế

ậ q ổ ( ậ o M o ỉ o ) e ứ

) t (t 00066 ,

ỉ ỷ

ỉ e ứ  = (10,996) có k = 1,000-0,00063(t- ) = ( 50)oC

k = 0,9779-0,0006(t- ) = ( 100)oC  = (0,9650,851) có k = 1,000-0,0007(t- ) = ( 50)o

C

k = 0,9754-0,00067(t- ) = ( 100)o

C

 ỷ g ứ ỷ

ậ o 4o M o

 C c p ả ứ c y:

bon, H ỳ

- ứ acbon:

+ ứ C + O2  CO2 + QC (2-30a) + ứ không hoàn toàn: C + 0,5O2  CO+ QC1 (2-30b)

e ậ 2 = = 3

tc ôxy S 7 3tc ôxy

ậ lv, Hlv, Slv ĩ ( lv

/100) kg C, (Hlv/100) kg H2, (Slv ) S ì ( lv

/100).1,866 + (Hlv/100).5,6 + (Slv/100).0,7] m3tc (Olv/100)

S0,7100

H5,6100

C1,866V

lv lv

lv lv

o

ế % e

lv lv

lv C lv

lv lv t o

kk [m3tc/kgnl] (2-34a)

e = ( 7 ) = ( 1,20)

ù ứ

21000

Q0,8V

lv t o

ý ậ ế

ế kk ý ế

ỷ kk/Vokk ý  ứ ế

e ) ì ứ q ì

ứ

ì ậ ậ  (min)

 p củ sả p ẩm c y: ( ứ  = )

a Q ì ố

Q ì

Q ì

Ôxy (O2) ế % Ô

ì ế

7 % không khí ( ) ù

e ế

q ì

ế

O ( 4 acbon)

CO + O2  CO2 + 8,084 kcal/kg Cacbon (2-35) 2C + O2  2CO + 2,430 kcal/kg Cacbon (2-36) 2H2 + O2  2H2O + 28,922 (2-37)

S + O2  SO2 + 2,224 ỳ (2-38)

Mỗ O ĩ ổ 4 (8084-2430)

b C ạ ủ q ì ố ê ồ ử

ế q q

ì ổ ậ ý ứ e

H t dầu

ù Q ì ũ

q ì ế ì ậ

ế ì

ỗ ỗ

ắ

Hình 2-5 Qu t y t dầu

q ì q ì

ì ế

ì ế

ỗ ỷ ( ứ ỷ ứ ) ì ỗ

Q ì ù ế

q ì

ứ q ì ( 600)o ì ứ O2 và H2O

o ì m hóng q ì

45 , 0 o A2 o

ên li u (H2O)

N

ên li u (HO2) Kh

M ì -7 ì -8 (%) CO2 O2 trong khói lò

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

ì 2O5

7 o

C ế ù 2SO4 ì

ế (550580)o 2O5 trên 550o ế ậ

ù

q e ứ ế

- q ứ ế ậ ứ

- q ế ậ ứ

ì

e ỡ

2.8.4 â ớ

ậ ế

ậ ổ

u t thông gió cưỡng b c

iều khiển đầu vào c nh qu t