KHẢO NGHIỆM THIẾT KẾ LÒ ĐỐT VỎ HẠT ĐIỀU NĂNG SUẤT 5 KGH

Nhằm đáp ứng yêu cầu của hệ thống sấy sạch, hệ thống sấy nhân điều dùng bộ trao đổi nhiệt “nước nóng – khí”, đề tài “ Khảo nghiệm, thiết kế lò đốt vỏ hạt điều năng suất 5 kg/h” được thực

Trang 1

TRẦN XUÂN VINH

KHẢO NGHIỆM - THIẾT KẾ

LÒ ĐỐT VỎ HẠT ĐIỀU NĂNG SUẤT 5 KG/H

Tp Hồ Chí Minh Tháng 08 năm 2008

Trang 2

KHẢO NGHIỆM - THIẾT KẾ

LÒ ĐỐT VỎ HẠT ĐIỀU NĂNG SUẤT 5 KG/H

Chuyên ngành: Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Th s Nguyễn Hùng Tâm Trần Xuân Vinh

Tp Hồ Chí Minh Tháng 08 năm 2008

Trang 3

Trong thời gian thực hiện đề tài, được sự chỉ dạy và truyền đạt kiến thức của quý thầy

cô, tôi xin chân thành cảm ơn:

- Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP HCM

- Ban chủ Nhiệm và toàn thể quý Thầy, Cô khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm TP HCM

- Đặc biệt thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm, giảng viên khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

- Chú và các anh tại xưỡng thí nghiệm đường Dương Quảng Hàm

- Công ty sản xuất điều Vinh Phúc Mỹ An, Long An

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, quý thầy cô và các bạn cùng lớp Công Nghệ Nhiệt Lạnh đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Trang 4

Nhằm đáp ứng yêu cầu của hệ thống sấy sạch, hệ thống sấy nhân điều dùng bộ trao đổi nhiệt “nước nóng – khí”, đề tài “ Khảo nghiệm, thiết kế lò đốt vỏ hạt điều năng suất 5 kg/h” được thực hiện từ ngày 15/3/2008 – 30/6/2008 tại xưởng thí nghiệm đường Dương Quảng Hàm với các nội dung sau:

- Đi khảo sát thực tế công ty sản xuất điều

- Khảo nghiệm hệ thống lò đốt có sẵn

- Tính toán, thiết kế lò đốt vỏ điều

Kết quả đạt được:

- Lắp đặt và vận hành hệ thống lò đốt đơn giản

- Hệ thống lò đốt khảo nghiệm đạt hiệu suất khá cao, khoảng 43%

- Trên cơ sở các kết quả khảo nghiệm và tra cứu tài liệu một hệ thống lò đốt vỏ điều năng suất 5 kg/h đã được tính toán, thiết kế khá hoàn chỉnh

Trang 5

TRANG Trang tựa i Cảm tạ ii Tóm tắt iii Mục lục iv Chương 1 MỞ ĐẦU 1

Chương 2 TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI 3

2.1 Mô tả một số lò đốt chất sinh khối 3

2.1.1 Lò đốt trực tiếp 3

2.1.2 Lò đốt gián tiếp 3

2.1.3 Lò đốt trấu ghi nghiêng với buồng đốt trụ 4

2.1.5 Lò đốt củi, cùi bắp cháy ngược 5

2.2 Tổng quan về nhiên liệu (chất đốt) 6

2.2.1 Tìm hiểu một số nhiên liệu đốt thông dụng 6

2.2.2 Nhiên liệu vỏ điều 7

2.2.3 Thành phần nhiên liệu đốt 7

2.2.4 Tính lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy 8

2.2.5 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của sản phẩm cháy 8

2.2.6 Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy 9

2.2.7 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và thực tế của vỏ điều 9

2.3 Các công thức tính toán lò đốt 9

2.3.4Nhiệt lượng nung nóng tác nhân sấy 10

Trang 6

2.3.5 Nhiệt lượng nung nóng nước 10

2.4 Vật liệu chế tạo lò đốt 11

2.4.1.1 Các tính chất của vật liệu chịu lửa 11

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 14

3.1 Đối tượng khảo nghiệm 14 3.2 Mục đích khảo nghiệm 14 3.3 Dụng cụ, thiết bị phục vụ khảo nghiệm 14

3.4 Phương pháp thực hiện 14 3.4.1 Phương pháp khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức 14

3.4.2 Phương pháp khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức có bố trí

3.4.3 Phương pháp khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu tự nhiên 16

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18

4.1 Khảo sát nhà máy sản xuất điều Vinh Phúc - Mỹ An 18

4.2 Các kết quả khảo nghiệm lò đốt có sẵn 19

4.2.1 Khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức 19

4.2.2 Khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu tự nhiên 24

4.2.3 Nhận xét và đánh giá quá trình vận hành của lò 28

4.3 Tính toán thiết kế lò đốt 28 4.3.1 Yêu cầu thiết kế lò đốt 28 4.3.2 Lựa chọn hệ thống lò đốt 29

Trang 7

4.3.4 Tính toán về nhiên liệu 30

4.3.4.1 Tính lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy 30

4.3.4.2 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của sản phẩm cháy 30

4.3.4.3 Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy 31

4.3.4.4 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và thực tế của vỏ điều 31

4.3.5.3 Nhiệt lượng lò cấp khi đốt cháy nhiên liệu 32

4.4.Kết cấu lò đốt 33 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

7 PHỤ LỤC 38

Trang 8

ưu điểm: chủ động, ít tốn thời gian và đảm bảo chất lượng sản phẩm Lò đốt của các hệ thống sấy nêu trên cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lượng sản phẩm đầu ra Lò đốt chất sinh khối được quan tâm và ứng dụng nhiều hơn cả Nếu để ý rằng một kg than đá có 29 MJ nhiệt lượng với giá 5000 đồng, một lít dầu diesel có 35,6 MJ nhiệt lượng giá 13500 đồng trong khi một kg vỏ điều có 18,87 MJ nhiệt lượng giá 1500 đồng, một kg trấu có 11 MJ nhiệt lượng giá 500 đồng Đối chiếu nhiệt trị của chất đốt với giá mua sẽ thấy giá năng lượng sinh khối sẽ rẽ hơn nhiều so với năng lượng hoá thạch, ngoài ra việc sử dụng năng lượng sinh khối cũng góp phần bảo vệ môi trường, bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch đang dần cạn kiệt mà còn tác động sấu tới môi trường sinh thái

Bên cạnh đó, Việt Nam là nước suất khẩu điều đứng thứ hai trên thế giới, tổng diện tích cây điều trên 350.000 ha, năng suất đạt bình quân 7 – 10 tạ / ha, quy mô trên sẽ ngày càng phát triển hơn nữa, nguồn nguyên liệu vỏ điều cũng ngày một nhiều hơn Với nguồn nguyên liệu có sẵn, việc đem các lò đốt ứng dụng vào trong quá trình sản xuất phải có năng suất cao, nhưng lắp đặt đơn giản và giá thành thấp là một yêu cầu cần thiết Được sự cho phép của ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM và sự hướng dẫn của thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm tôi thực hiện đề tài “Khảo nghiệm - thiết kế lò đốt vỏ hạt điều năng suất 5 kg/ h”

Trang 9

1.2 Mục đích:

- Khảo nghiệm sơ bộ lò đốt có sẵn

- Trên cơ sở các kết quả khảo nghiệm, từ đó tính toán, thiết kế lò đốt vỏ điều năng suất 5 kg/ h

- Ước tính giá thành

Trang 10

Chương 2

TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC

TIẾP ĐỀ TÀI

2.1 Mô tả một số lò đốt chất sinh khối :[6]

Trong phần này tôi tra cứu và tìm hiểu một số lò đốt hiện có để so sánh ưu cũng như nhược điểm của chúng Dựa vào đó để đưa ra nhận xét và trên cơ sở đó để thiết kế lò đốt vỏ điều

2.1.1 Lò đốt trực tiếp

Sản phẩm cháy của lò này được thổi qua lớp vật liệu sấy cùng với không khí sấy

a/ Ưu điểm:

- Thiết bị đơn giản, rẻ tiền

- Hiệu suất nhiệt của lò cao

b/ Nhược điểm

- Trong khí sấy có khói lò và tàn tro nên ảnh hưởng đến vật liệu sấy

- Nhanh làm rỉ sét chi tiết máy do trong khí cháy chứa nhiều lưu huỳnh

2.1.2 Lò đốt gián tiếp

Khí lò được cách ly với không khí sấy Nhiệt lượng được truyền cho tác nhân sấy qua trung gian là bộ trao đổi nhiệt

a/ Ưu điểm:

- Do khí sấy sạch nên không ảnh hưởng đến vật liệu sấy

- Giữ được chất lượng, màu sắc của sản phẩm sau khi sấy

- Dùng trong việc sấy vật liệu có giá trị cao

- Các chi tiết máy không bị ăn mòn

b/ Nhược điểm:

- Hiệu suất nhiệt của lò thấp

Trang 11

Hình 2.1: Lò đốt trấu ghi nghiêng có buồng đốt phụ

- Tiêu tốn nhiều nhiên liệu nên tăng chi phí sấy

- Thiết bị tương đối phức tạp

2.1.3 Lò đốt trấu ghi nghiêng với buồng đốt trụ

a/ Cấu tạo: Mẫu lò đốt LTĐ sử dụng cho sấy lúa, được thiết kế với 2 cỡ công suất 25 kg/h cho máy sấy SHG – 4 và 50 kg/h cho máy sấy SHG – 8

Buồng đốt dưới hình hộp, buồng đốt trên hình trụ có tác dụng tăng cường khả năng cháy của chất bốc và lắng tro để khí cháy sạch hơn

b/ Nguyên lý hoạt động: trấu từ cửa nạp liệu đi vào ghi lò qua cửa điều chỉnh Quá trình cháy được diễn ra trong không gian cháy của buồng đốt chính dưới tác dụng lực hút của quạt sấy, khí cháy được hút về phía trên Khi tới buồng đốt trên gặp các luồng gió thú cấp (được nạp tiếp tuyến với buồng trụ) sẽ chuyển động về phía trên theo các đường xoáy Điều này có tác dụng tạo ra lực ly tâm để tách rời các phần tử chưa cháy hay bụi tro trở về buồng đốt và làm tăng thời gian cư trú của các phần tử cháy để quá trình cháy sảy ra triệt để hơn

c/ Hạn chế: vẫn có hiện tượng cháy không hoàn toàn, tro và tàn lửa vẫn còn tồn tại

2.1.4 Lò đốt than tổ ong

1.Quạt hướng trục 6.Buồng đốt phụ

2.Buồng đốt chính 7.Thùng đựng nguyên liệu

3.Gió thứ cấp 8.Ghi lò

4 Ống trung tâm 9.Gió sơ cấp

5.Nắp buồng đốt 10.Buồng đựng tro

Trang 12

a/ Cấu tạo: lò có kết cấu bao gồm buồng chứa than dạng hình hoa 3 cánh (chứa 3 viên than tròn), thân lò làm bằng vữa ximăng - samốt với đất sét chịu nhiệt, vỏ được bọc bằng tôn mỏng 0,8 mm, cửa lò tạo khí sơ cấp cho quá trình cháy, bên trong có 3 thanh sắt ø12mm làm ghi đỡ than, lò được lấy nhiệt trực tiếp trên nóc lò

b/ Nguyên lý hoạt động: than đá dạng viên được nạp vào buồng đốt với 2 lớp than, nhờ quạt hút từ cửa lấy nhiệt trên nắp lò không khí đi qua của lò, qua lớp than đá và thực hiện quá trình cháy tại đây Tiếp theo khí cháy được hút trực tiếp đến buồng sấy thông qua ống lấy nhiệt đặt bên ngoài

c/ Ưu điểm: lò có kết cấu đơn giản, nạp than dễ dàng, thời gian cấp liệu dài cứ sau 3 giờ cấp một lần, giá thành rẻ, hiệu suất cao

d/ Nhược điểm: nhiều khói khi nhóm lò và khi mới đun, nhiên liệu than khó tìm ở những vùng sâu, nhiệt độ không ổn định khi nạp thêm liệu

2.1.5 Lò đốt củi, cùi bắp cháy ngược

a/ Cấu tạo: buồng đốt và buồng nhiên liệu đặt thông với nhau nhờ ghi nằm đứng, ghi ngang có tác dụng đỡ nguyên liệu cháy và để tro lọt qua Buồng đốt có gió thứ cấp tạo dòng xoáy

b/ Nguyên lý hoạt động: khi hoạt động, chất đốt là củi hoặc cùi bắp được nạp vào

Hình 2.2:Lò đốt cùi bắp cháy ngược

2 Ống dẫn khí cháy 6.Nhiên liệu 3.Quạt hướng trục 7.Tường lò 4.Nắp lò 8.Cửa lấy tro

Trang 13

nhiên liệu đi xuống dưới nơi có ghi đứng, quá trình cháy sảy ra ở vùng không gian ghi

đứng này Khí cháy tiếp tục đi vào buồng đốt và gặp gió thứ cấp chuyển động xoáy lên

trên qua ống dẫn khí tới quạt sấy để vào buồng sấy

c/ Ưu điểm: nhiên liệu được cháy hoàn toàn, lò có hiệu suất cao, giảm các chất độc hại

có trong khói

d/ Hạn chế: Thực hiện quá trình cháy phụ thuộc rất nhiều vào quá trình hút của quạt,

không có cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu, vận hành tốn công lao động

2.2 Tổng quan về nhiên liệu (chất đốt):[6], [10], [11]

Có thể phân nhiên liệu đốt chia ra 3 nhóm:

- Nhiên liệu gốc dầu hoả: dầu diesel, dầu ma – zut (F.O = fuel oil), hay khí đốt…

Công thức hoá học chung là CxHy

- Than đá: gốc nhiên liệu hoá thạch (fossil) Công thức chung là CxHyOz mà thành

phần chủ yếu là carbon C thể rắn

- Nhiên liệu gốc sinh khối (biomass): củi, trấu, cùi bắp, vỏ đậu phộng… Công thức

chung là CxHyOz nhưng carbon C có ở thể rắn và trong các hợp chất dễ bốc hơi với

nhiệt độ từ 150 0C trở lên, gọi là “chất bốc (volatile matter)”, từ thông dụng gần đúng

gọi là “khói”

2.2.1 Tìm hiểu một số nhiên liệu đốt thông dụng:

a/ Củi và phụ phẩm nông lâm sản: là loại nhiên liệu hữu cơ trẻ nhất, phổ biến ở nọng

thôn, nơi sản xuất nông phẩm, có nhiều chất bốc nên dễ cháy nhưng nhiệt trị không

cao, thành phần khá ổn định giới thiệu trong Bảng 2.1

Bảng 2.1: Thành phần nguyên tố theo căn bản khô

- Sử dụng nhiên liệu này có các ưu điểm: Thiết bị đốt đơn giản, tận dụng từ phụ phẩm

dư thừa nên giá thành rẻ và sẵn có, thiết bị chứa đơn giản

Trang 14

- Tuy nhiên nó có nhược điểm sau: chứa nhiều tro bụi dễ bám bẫn bề mặt truyền nhiệt

và gây ô nhiễm môi trường, tốn công lao động, thiết bị đốt cồng kềnh, hiệu suất nhiệt thấp

b/ Than đá: có hàm lượng carbon phổ biến từ 65 – 80%, tuỳ vào từng loại than khác nhau mà khi cháy cho ngon lửa sáng hoặc xanh

c/ Dầu ma dút: khi chế biến dầu mỏ thu được khoảng 40% (theo khối lượng) là dầu ma dút (DO) với các thành phần: Clv từ 80 – 85%, Hlv từ 8 – 10%, tro rất ít, nhiệt trị từ

39000 – 40000 kJ/kg Dầu ma dút được sử dụng phổ biến nhờ có nhiệt trị cao, thiết bị đốt gọn nhẹ, dễ tự động hoá do đó tốn ít công lao động, hiệu suất nhiệt cao Tuy nhiên việc đầu tư cho hệ thống đốt dầu có tự động hoá đòi hỏi chi phí cao, khi thao tác phải

có nhân viên có trình độ kỹ thuật, chi phí chất đốt lớn

d/ Khí đốt: gồm khí thiên nhiên và khí nhân tạo (chế biến từ than, sản xuất từ chất thải hữu cơ…) Thành phần chủ yếu là khí mêtan (CH4) và các khí cácbuahyđrô khác, lượng nhỏ lưu huỳnh và một ít khí CO2, N2, H2O Khí đốt là loại nhiên liệu dễ vận chuyển, dễ đốt, dễ điều chỉnh quá trình cháy, rất ít tro, ít gây mài mòn, ít gây bám bẫn các bề mặt nhận nhiệt

2.2.2 Nhiên liệu vỏ điều:[9], [14]

Về cấu tạo, hạt điều gồm có vỏ và nhân và có thành phần khối lượng theo [9], như sau:

3 Phân tích nguyên tố (Ultimate Analysis % ) Humidity - Ẩm độ: 8,85 Cacbon - C: 46,08

Cao: 5056 kcal/kg

Trang 15

Ashes - Tro: 2,00 Nitrogen - N: 0,21

Sulphur - S: 0 Thấp: 4516 kcal/kg

hay 18,87 MJ/kg

Fixed carbon - Cacbon cố định: 21,12 Ashes - A: 2,00

- Các thành phần không cháy được: độ ẩm (W) và độ tro (A);

- Các thành phần các chất nguy hại như: clo (Cl), P2O5, …

2.2.4 Tính lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy [8]

a/ Lượng không khí lý thuyết cần thiết ở trạng thái khô (L0k) và ẩm (L0) được tính theo công thức sau:

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt cơ khí: α = 1,20 – 1,40,

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt thủ công: α = 1,50 – 1,80

c/ Lượng không khí ẩm thực tế được tính theo công thức:

2.2.5 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của sản phẩm cháy:[8]

Trang 16

a/ Lượng sản phẩm cháy:

2

d CO

H O 2

O 2

N 2

SO 2

V

VV

H O 100%

VV

Trong đó: CO2, H2O, N2, O2, SO2 hàm lượng % của các khí tương ứng

2.2.7 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và thực tế của vỏ điều: [8]

a/ Nhiệt độ cháy lý thuyết: ta có thể tính bằng phương pháp đơn giản sau

Trang 17

Tra trên giản đồ trạng thái với I1 < IΣ < I2 sao cho được 0

t  t 100 CDùng phép nội suy, xác định nhiệt độ cháy lý thuyết sau:

nhiệt của sản phẩm cháy ηtt

B - Lượng nhiên liệu cần đốt, kg/h;

Qt - nhiệt trị thấp của nhiên liệu, MJ/kg;

qv - nhiệt thế thể tích của buồng đốt, MJ/m3.h

B - Lượng nhiên liệu cần đốt, kg/h;

Qt - nhiệt trị thấp của nhiên liệu, MJ/kg;

qr - nhiệt thế trên ghi, MJ/m2.h

2.3.3 Nhiệt lượng khi đốt cháy nhiên liệu

Trong đó:

B - Lượng nhiên liệu cần đốt, kg/s;

Trang 18

Qt - nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg;

2.3.4 Nhiệt lượng nung nóng tác nhân sấy

Gq – lưu lượng tác nhân vào buồng sấy, kg/s;

Vq – lưu lượng của quạt, m3/s;

ν - thể tích riêng của tác nhân sấy, m3/kg;

Is – entanpi của tác nhân sấy, kJ/kg kk

Imt – entanpi của môi trường, kJ/kg kk

2.3.5 Nhiệt lượng nung nóng nước

Trong đó:

mn – lưu lượng nước, kg/s

Cn – nhiệt dung riêng của nước, kJ/kg độ

tr – nhiệt độ ra khỏi bộ trao đổi nhiệt, 0C

tv – nhiệt độ nước vào bộ trao đổi nhiệt, 0C

2.3.6 Hiệu suất lò: là tỷ số giữa nhiệt lượng hữu ích cấp cho tác nhân với nhiệt lượng

2.4.1 Vật liệu chịu lửa

2.4.1.1 Các tính chất của vật liệu chịu lửa

Trang 19

Vật liệu chịu lửa là các vật liệu chịu được nhiệt độ cao hơn 10000C trong một thời gian dài và không bị biến dạng khi có tải trọng cơ học

a/ Tính chất vật lý của vật liệu chịu lửa: đặc tính cấu trúc của vật liệu, mật độ và cường

độ ở nhiệt độ thường, độ dẫn điện, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt độ

b/ Tính chất sử dụng của vật liệu chịu lửa: bao gồm các tính chất sau: Độ chịu lửa, độ bền nhiệt, độ bền cơ học, tính ổn định thể tích ở nhiệt độ cao, độ bền xỉ, dãn nở nhiệt

2.4.1.2 Một số vật liệu chịu lửa

a/ Vật liệu silic: Vật liệu silic được gọi là đinat Đinát là loại gạch chịu lửa axit, khi đốt nóng chúng nở ra Độ dẫn nhiệt cao hơn gạch samốt nhưng độ bền nhiệt lại kém gạch samốt Gạch đinát sử dụng rộng rãi làm vòm lò, ngoài ra đinát còn được sử dụng để xây lò nồi, làm đệm trong lò gió nóng, xây buồng nồi nhiệt, lò nung vôi…

b/ Sản phẩm họ Aluminosilicat: Tuỳ hàm lượng oxít nhôm trong sản phẩm mà họ này chia làm 3 loại: bán axít, samốt, cao alumin Samốt là loại vật liệu chịu lửa phổ biến nhất, chiếm đến 70% tổng số vật liệu chịu lửa Samốt có độ bền nhiệt cao, độ chỉu lửa đạt yêu cầu, độ bền xỉ lớn, nhất là nguyên liệu sản xuất dễ kiếm nên nó là loại gạch dùng nhiều nhất về số lượng cũng như phạm vi sử dụng Samốt dùng để xây lò cao, lò gió nóng, thùng đổ gang, ngoài ra còn để xây các lò luyện kim màu, nồi hơi…

c/ Vật liệu chịu lửa manhêđi:Vật liệu chịu lửa manhêđi là loại vật liệu chịu lửa kiềm tính điển hình, chứa khoáng periklaz (MgO) thường từ 80 – 85 %, độ chịu lửa cao hơn

2000 0C, có độ bền lớn đối với tác dụng của xỉ bazơ Có 2 loại: loại bột và loại viên Loại viên để xây tường lò, loại bột để đắp nền lò luyện kim, làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm chứa manhêđi như gạch đôlômi, forstênit…

d/ Sản phẩm chịu lửa đặc biệt từ các oxít tinh khiết: các sản phẩm này có độ chịu lửa cao hơn 2000 0C, bền trong môi trường kim loại lỏng, trong các môi trường khí và chân không Có một số vật liệu có tính chất điện tốt, cách nhiệt ở nhiệt độ cao…

Trang 20

λ = λo + bt Cp = Co + a t Tên vật

liệu

Ký hiệu ρ , kg/m3

MII 2600-2700 2000 6,2 -2,7 1,04 0,29 Crômit 2600-2800 2000 1,28 0,4 0,837 0,29

Manhêđi-crômit 2700-2900 2000 4,07 -1,1 0,9 0,12 Crômit- manhêđi 2900-3000 2000 2,00 -0,35 0,754 0,15

Bảng 2.3: Tính chất vật lý của vật liệu chịu lửa

2.4.2 Vật liệu cách nhiệt

2.4.2.1 Vật liệu chịu lửa cách nhiệt:

Độ dẫn nhiệt, W/mK Loại gạch ρ – g/cm3 Độ chịu lửa,

0C ở 400 0C ở 800 0C 9/1 0,83-0,89 1710 0,89 ở 935 0C

Samốt bọt

(samốt/đất sét)

7/3 0,85-1,05 1710-1730 0,137 0,412 Samốt cao lanh 1,09 1760 1,03 ở 9500C

Samốt bọt hoá học 0,74 1710 0,194 0,252 Đinát bọt dùng ximăng

alumin kết dính

Bang 2.4: Tính chất của các gạch chịu lửa cách nhiệt

2.4.2.2 Vật liệu cách nhiệt vô cơ

a/ Điatômit và trêben: vật phẩm điatômit được dùng để cách nhiệt các trang bị công

nghiệp, các đường ống dẫn, các lò, các thiết bị sấy

b/ Amiăng: có các loại như cáctông amiăng, giấy amiăng, dây amiăng và vải amiăng

Có hệ số dẫn nhiệt thấp nhưng giới hạn nhiệt độ sử dụng không cao Được dùng rộng

rải, cách nhiệt các ống dẫn, các thiết bị nồi hơi, các chổ nối ống có đường kính nhỏ…

Trang 21

c/ Bông thuỷ tinh: dùng cách nhiệt trên các ống dẫn, các trang bị của nhà máy điện, các lò công nghiệp, các lò sấy…

d/ Thuỷ tinh bọt: thuỷ tinh bọt có hiệu quả cách nhiệt cao, được sử dụng để cách nhiệt các kết cấu tường ngăn, vách ngăn trong kết cấu nhà làm lạnh, bọc ống dẫn nhiệt đặt dưới đất…

2.4.2.3 Vật liệu cách nhiệt hữu cơ

Gồm các vật liệu được sản xuất từ nguyên tự nhiên như: tấm cói, fibrôlit, tấm cách nhiệt bằng sợi gỗ, tấm vỏ bào, sản phẩm cách nhiệt bằng than bùn, nỉ xây dựng

Trang 22

Chương 3

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

3.1 Đối tượng khảo nghiệm

- Lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức

- Lò đốt ngược đối lưu tự nhiên

3.2 Mục đích khảo nghiệm

Tôi tiến hành khảo nghiệm các đối tượng trên nhằm mục đích xác định:

- Năng suất cháy của lò khi sử dụng nguyên liệu vỏ điều,

- Lượng tiêu hao nguyên liệu trong một giờ

- Lưu lượng bơm

- Hiệu suất lò đốt

- Các thông số nhiệt thế trên ghi, nhiệt thế thể tích

3.3 Dụng cụ, thiết bị phục vụ khảo nghiệm

- Nhiệt kế đo nhiệt độ khí thoát có thang đo từ 0 – 350 oC, độ chính xác 5 oC

- Nhiệt kế đo nhiệt độ nước có thang đo từ 0 – 150 oC, độ chính xác 2 oC

- Nhiệt kế bầu khô, nhiệt kế bầu ướt

3.4.1 Phương pháp khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức

a/ Cấu tạo: gồm có lò đốt, quạt, ống dẫn khảo nghiệm quạt

b/ Mô tả, nguyên tắc hoạt động:

Trang 23

GVHD: Th s Nguyễn Hùng Tâm 18 SVTH: Trần Xuân Vinh

- Nhóm lò:Cho một ít củi và giấy vào lò sau đó nhóm lửa đốt giấy để cháy củi, lưu ý củi phải chẻ nhỏ để đốt dễ và nhanh

- Vận hành: Mở quạt để hút khí đốt đi qua quạt cho thoát ra từ ống khói Sau đó cho vỏ điều vào lò đã được cân, để ngọn lửa cháy ổn định ta bắt đầu lấy số liệu, cứ 5 phút hoặc 10 phút ta lấy số liệu một lần

Khí đốt nhận gió thứ cấp trong buồng đốt cháy triệt để, đường đi xoắn lên trên rồi qua buồng lắng tro tiếp tục ra ngoài

c/ Phương pháp thực hiện:

- Nhiệt kế xác định khí sấy được lắp ở ống khảo nghiệm

- Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt được lắp ở môi trường ngoài cách lò đốt khoảng 1,5 met

- Đồng hồ đo trở lực được lắp vào lỗ đo trở lực hệ thống

- Cân, xác định khối lượng vật đốt, cho vào lò và tính thời gian

3.4.2 Phương pháp khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức có bố trí nồi nước

a/ Cấu tạo: lò đốt, nồi nước trên lò, bơm ly tâm, hệ thống trao đổi nhiệt sử dụng két nước, quạt ly tâm

b/ Nguyên tắc hoạt động: dùng củi nhóm lò, khi có lửa ta cho vỏ điều vào cho lò cháy

ổn định, mở quạt tăng cường quá trình cháy Khi nước bắt đầu sôi thì ta mở cho bơm chạy, nước chảy trong ống ổn định thì ta bắt đầu lấy số liệu

1.Lò đốt 2.Miệng ra của khí cháy

3 Động cơ truyền động cho quạt

4.Quạt hướng trục

5 Ống khảo nghiệm

Trang 24

c/ Phương pháp thực hiện

- Nhiệt kế đo nhiệt độ khói được lắp tại ống ra của lò đốt

- Nhiệt kế khí sấy đặt tại miệng ra của quạt

- Nhiệt kế đo nhiệt độ nước vào, nước ra bộ trao đổi nhiệt được lắp trên đường ống tương ướng

- Vỏ điều được cân trước khi cho vào lò đốt

- Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt được lắp ở môi trường ngoài cách lò đốt khoảng 1,5 met

Số liệu được lấy sau mỗi 10 phút

3.4.3 Phương pháp khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu tự nhiên

a/ Cấu tạo: lò đốt sử dụng ống khói đối lưu tự nhiên, nồi nước trên lò, bơm ly tâm, hệ thống trao đổi nhiệt sử dụng két nước Lò vận hành giống như lò đốt sinh khối sử dụng gián tiếp và trực tiếp, tuy nhiên chỉ thay biện pháp đối lưu cưỡng bức bằng quạt ly tâm bằng cách cho ống khói đối lưu tự nhiên để hút khí cháy

7,9 Nhiệt kế đo nhiệt độ nước vào ra két nước

8 Két nước trao đổi nhiệt

10.Bơm ly tâm

Trang 25

b/ Phương pháp thực hiện

- Nhiệt kế xác định nhiệt độ khói lắp tại ống khói cách nồi nước khoảng 20 cm

- Nhiệt kế đo nhiệt độ nước vào, nước ra bộ trao đổi nhiệt được lắp trên đường ống tương ướng

- Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt được lắp ở môi trường ngoài cách lò đốt khoảng 1,5 met Sau 10 phút lấy số liệu một lần

1 Lò đốt

2 Ống khói

3 Nhiệt kế đo nhiệt độ khói

4 Nhiệt kế xác định nhiệt độ khí sấy

5.Quạt mixflow

6.Nhiệt kế xác định nhiệt độ nước vào két nước

7 Két nước trao đổi nhiệt

8 Nhiệt kế xác định nhiệt độ nước ra két nước

9 Bơm ly tâm

Trang 26

Chương 4:

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

4.1 Khảo sát nhà máy sản xuất điều Vinh Phúc - Mỹ An

a/ Mục đích: Khảo sát nhanh quá trình chế biến điều, đặc biệt lưu ý đến hệ thống lò đốt

sử dụng trong quá trình chế biến

- Nhiệt độ vách ống khói: trung bình 264,8 0C

* Lò đốt buồng sấy: hoạt động theo nguyên lý đối lưu tự nhiên

- Nguyên liệu đốt chính là vỏ lụa, khi cần tăng nhiệt độ buồng sấy thì dùng vỏ điều đổ trực tiếp vào buồng đốt

- Lò cung cấp nhiệt cho buồng sấy gián tiếp nhờ ống gang, bộ trao đổi nhiệt theo nguyên lý khí khí, ống gang toả nhiệt nung nóng tác nhân sấy

- Nhiệt độ buồng sấy được giử ổn định trong khoảng nhiệt độ từ 70 -75 0C

- Năng suất ghi: tuỳ vào nguyên liệu sấy mà thời gian sấy có thể là 13-15 giờ nên việc đốt lò dựa vào kinh nghiệm người coi lò mà canh lửa để nhiệt độ buồng sấy được ổn định ( không xác định được chính xác )

c/ Nhận xét:

Trang 27

nên mang theo lượng chất bốc lớn

- Lò đốt chao dầu hoạt động không hiệu quả, chất đốt không được đốt cháy kiệt, lượng tro lấy ra nhiều mà vẫn có nhiều vỏ điều còn nguyên chỉ mới cháy đen

- Lò đốt buồng sấy được đặt nằm âm trong lòng đất với vách trên cùng lò đốt ngang với nền nhà nên giảm được các ảnh hưởng từ bức xạ nhiệt và nhiệt toả ra từ lò Lò hoạt động theo nguyên lý cháy thuận đối lưu tự nhiên nhờ lực hút từ ống khói, ngọn lửa cháy sáng nhưng do khí cháy mới hình thành lại được hút qua ống gang rồi theo ống khói đi ra ngoài nên khói thoát ra ngoài có khói đen nhiều

- Có thể cải thiện lò đốt buồng sấy để hiệu suất lò đạt cao hơn và không có khói đen thoát ra từ ống khói ảnh hưởng tới môi trường bằng cách thay phương án đốt vỏ theo nguyên lý cháy ngược qua ghi đứng Còn lò đốt chao dầu cho khí cháy có thời gian lưu trú trong buồng đốt nhiều hơn nữa để tận dụng nhiệt và đốt sạch hơn bằng cách tăng quảng đường khói đi trong ống gia nhiệt dầu chao, khói đi ziczắc trong chùm ống, trong buồng đốt có vách ngăn để lắng tro và muội than

4.2 Các kết quả khảo nghiệm lò đốt có sẵn

4.2.1 Khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức

a/ Khảo nghiệm 1:

* Mục đích: khảo nghiệm lò đốt có sẵn để xác định khả năng cháy của vỏ điều

* Các kết quả :

- Ngày khảo nghiệm: 15/03/2008

- Địa điểm: Xưởng thí nghiệm - Gò Vấp

- Người thực hiện: Trần Xuân Vinh

- Người kiểm tra: Th.s Nguyễn Hùng Tâm

- Thời gian khảo nghiệm : bắt đầu lúc 9 giờ và kết thúc lúc 11 giờ 10 phút

Nhiệt độ môi trường (0C) Nhiệt độ sấy (0C)

Nhiệt độ sấy trung bình (0C)

Trang 28

Số liệu đầu vào

Tổng thời gian khảo nghiệm (phút) 130

Lượng vỏ điều tiêu thụ trong 1 giờ (kg/h) 29,5

Nhiệt lượng lò cung cấp (MJ/h) 556.67

Nhiệt lượng không khí nhận vào (MJ/h) 354

Trang 29

và diện tích ghi lò không hợp lý, lượng nhiên liệu tiêu thụ nhiều

b/ Khảo nghiệm 2:

* Mục đích: Khảo nghiệm lại mẫu lò có sẵn đã giảm diện tích ghi nhằm: Xác định khả

năng cháy của vỏ điều, xác định các thông số nhiệt thế trên ghi, nhiệt thế thể tích…

* Các kết quả:

- Thời gian khảo nghiệm : bắt đầu lúc 8 giờ và kết thúc lúc 10 giờ 40 phút

Nhiệt độ môi trường (0C) Nhiệt độ sấy (0C)

30 25,5 56 38 Δt = 51,7

Các thông số tra được trên đồ thị t – d :

Nhiệt lượng không khí nhận vào (MJ/h) 191,4

Nhiệt lượng lò cung cấp (MJ/h) 297,2

Điểm bầu khô

Trang 30

* Nhận xét: vẫn giữ nguyên lò đốt như trong khảo nghiệm 1 nhưng tôi cho giảm ½ diện tích ghi lò, trong quá trình đốt quan sát ngọn lửa thấy lửa có màu vàng rơm, khói đen tại ống khói giảm đi đáng kể, lượng khói rất ít, buồng đốt cháy sạch hơn, nhiên liệu cho quá trình đốt giảm

c/ Khảo nghiệm 3:

* Mục đích: khảo nghiệm lò đốt đã được cải tiến, có bố trí thêm nồi nước để nhận nhiệt từ khói lò nhằm:

- Xác định khả năng cháy của lò,

- Khả năng cung cấp nhiệt cho nồi nước phục vụ cho quá trình sấy,

- Hiệu suất của lò đốt vỏ điều dùng nấu nước và các thông số của lò

* Các kết quả:

- Thời gian khảo nghiệm : bắt đầu lúc 8 giờ 45 phút và kết thúc lúc 18 giờ 40 phút

Nhiệt độ môi trường

(0C)

Nhiệt độ sấy (0C)

Nhiệt độ nước trung bình

(0C) Bầu khô Bầu ướt Max Min Nước vào Nước ra

Trang 31

Nhiệt lượng lò cung cấp (MJ/h) 136

Nhiệt lượng nước nhận được(MJ/h) 57

Hiệu suất nhiệt của lò (%) 42

Giản đồ diễn biến nhiệt độ

Nhiệt độ nước vào (độ C ) Nhiệt độ nước ra (độ C )

* Nhận xét: khảo nghiệm thực hiện trên hệ thống lò đốt đã được cải tiến, lò đốt được

bố trí thêm nồi nước đặt phía trên buồng đốt với đường khói đi ziczắc để tăng khả

năng nhận nhiệt của nồi từ khói lò Hiệu suất của khảo nghiệm đạt khá cao, hệ thống

có thể sử dụng sấy trực tiếp nhờ quạt thổi vào buồng sấy hoặc gián tiếp thông qua hệ

thống trao đổi nhiệt sử dụng nước nóng từ lò Nhiệt độ nước nóng lò cung cấp vào và

2 : Lưu lượng bơm lấy từ kết quả khảo nghiệm bơm

Trang 32

khói đen thoát ra

4.2.2 Khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu tự nhiên:

a/ Khảo nghiệm 1:

* Mục đích: từ các kết quả khảo nghiệm lò đốt ngược đối lưu cưỡng bức khi đốt vỏ

điều tôi thấy nhiệt độ khói thải ra môi trường còn rất cao, ngoài ra còn phải tốn chi phí

cho quạt hút, lượng tiêu hao nhiên liệu lớn…tôi tiến hành khảo nghiệm này nhằm xác

định khả năng cháy của vỏ điều sự hoạt động cùa lò khi sử dụng lò đốt theo nguyên lý

cháy ngược đối lưu tự nhiên trên cơ sở lò đốt đối lưu cưỡng bức đã được cải tiến

* Các kết quả

- Thời gian khảo nghiệm : bắt đầu lúc 9 giờ 10 phút và kết thúc lúc 16 giờ 20 phút

Nhiệt độ môi trường (0C) Nhiệt độ nước trung bình (0C)

Bầu khô Bầu ướt Nước vào Nước ra

Nhiệt độ khói trung bình (0C)

35 28 82 72 121

Nhiệt lượng lò cung cấp (MJ/h) 60,03

Nhiệt lượng nước nhận được(MJ/h) 43,99

3

Trang 33

Nhiệt độ khói (độ C ) Nhiệt độ nước vào (độ C ) Nhiệt độ nước ra (độ C )

* Nhận xét: lò đốt vẫn hoạt động tốt khi sử dụng nguyên lý đốt ngược đối lưu tự nhiên nhờ ống khói Tuy nhiên còn một số hạn chế ở lò đốt khi phần tường chứa vỏ điều không được cách nhiệt tốt nên có hiện tượng khói trắng bốc ra tại buồng chứa nhiên liệu khi lò vận hành thời gian dài Hiệu suất nhiệt của lò đốt đạt 73 %, lưu lượng bơm

có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất lò

b/ Khảo nghiệm 2:

* Mục đích: Khảo nghiệm tiếp lò đốt trên cơ sở lò đốt đã chỉnh sửa phần cách nhiệt tại buồng chứa nhiên liệu và nâng chiều cao nồi nước để tận dụng nguồn nhiệt thừa của khói thải nhằm hoàn thiện mẫu lò khảo nghiệm

* Các kết quả :

- Thời gian khảo nghiệm : bắt đầu lúc 9 giờ 10 và kết thúc lúc 18 giờ 10

Nhiệt độ môi trường (0C) Nhiệt độ nước trung bình (0C)

Bầu khô Bầu ướt Nước vào Nước ra

Nhiệt độ khói trung bình (0C)

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	664,9 KB