Thiết kế lò hơi cấp hơi nước cho công ty TNHH thực phẩm lộc an

- Buồng lửa tầng sôi: Các hạt nhiên liệu rắn với kích cỡ xác định sẽ ở trạng thái lơ lững trong buồng đốt dưới áp lực của dòng không khí.. Lò tầng sôi CFB là loại lò có nhiên liệu được đ

Tên đề tài: Thiết kế lò hơi cấp hơi nước cho công ty TNHH thực phẩm Lộc An

Sinh viên thực hiện: Lê Văn Trường

Để hoàn thành hoàn chỉnh đề tài “Thiết kế lò hơi cấp hơi nước cho công tyTNHH thực phẩm Lộc An” em đã chia đề tài thành hai phần là: Phần thuyết minh vàPhần bản vẽ

Về phần thuyết minh: gồm có 5 chương

Chương 1: Giới thiệu chung về công ty

Ở chương này nội dung chính là giới thiệu về công ty TNHH thực phẩm Lộc

An, tình hình sản xuất và bố trí mặt bằng

Chương 2: Tính toán nhiệt cho phụ tải nhiệt

Giới thiệu đặc điểm quy trình công nghệ, các thiết bị sử dụng nhiệt của công ty.Sau đó tính nhiệt cho nhà máy và lập biểu đồ phụ tải nhiệt trong ngày của công ty để

từ đó chọn công suất lò hơi và thông số hơi đầu ra phù hợp

Chương 3: Tổng quan về lò hơi công nghiệp đốt biomass

Ở chương này giới thiệu tiềm năng về nhiên liều đốt biomass và so sánh với cácloại nhiên liệu khác Giới thiệu tổng quan về lò hơi đốt nhiên liệu biomass rồi chọnloại lò hơi phù hợp

Chương 4: Tính toán thiết kế lò hơi

Chương này ta tính toán quá trình cháy của nhiên liệu và cân bằng nhiệt lò hơi.Sau đó tính thiết kế buồng lửa, tính toán chế độ sôi, tính toán trao đổi nhiệt trongbuồng đốt sinh hơi Thiết kế buồng lắng bụi, thiết bị trao đổi nhiệt đối lưu, bộ sấykhông khí, bộ hâm nước và các thiết bị phụ khác

Chương 5: Lập bảng thống kê khối lượng hoàn thành lò hơi

Phần bản vẽ:

Bao gồm 7 bản vẽ:

- Bản vẽ số 1: Mặt bằng tổng thể công ty TNHH thực phẩm Lộc An

- Bản vẽ số 2: Sơ đồ tổng quát lò hơi tầng sôi

- Bản vẽ số 3: Cấu tạo buồng đốt

- Bản vẽ số 4: Cụm đối lưu

- Bản vẽ số 5: Bộ sấy không khí

- Bản vẽ số 6: Bộ hâm nước

- Bản vẽ số 7: Xyclon chùm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT – ĐIỆN LẠNH

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài đồ án:

THIẾT KẾ LÒ HƠI CẤP HƠI NƯỚC CHO CÔNG TY TNHH THỰC PHẨM LỘCAN

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

 Thông số kỳ thuật của thiết bị trụng lông heo, máy đánh lông và thiết bị tiệttrùng tại các điểm

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Giới thiệu chung về công ty

Chương 2: Tính toán nhiệt cho phụ tải nhiệt

Chương 3: Tổng quan về lò hơi công nghiệp đốt biomass

Chương 4: Tính toán thiết kế lò hơi

Chương 5: Lập bảng thống kê khối lượng hoàn thành lò hơi

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Hình chiếu đứng tổng thể hệ thống lò hơi tầng sôi 8 t/h, khổ giấy A0

Hình chiếu đứng và chiếu cạnh buồng đốt, mặt sàng, ống phân phối khí, khổ giấy A0.Hình chiếu đứng và chiếu cạnh của bộ trao đổi nhiệt đối lưu, khổ giấy A0

Hình chiếu đứng, chiếu cạnh và chiếu bằng bộ sấy không khí, khổ giấy A0

Hình chiếu đứng, chiếu cạnh và chiếu bằng bộ hâm nước, khổ giấy A0

Hình chiếu đứng và chiếu bằng của xyclon chùm, khổ giấy A0

Mặt bằng tổng thể công ty TNHH thực phẩm Lộc An, khổ giấy A0

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN VĂN VANG.

Đà Nẵng, ngày 02 tháng 06 năm 2019

Trong quá trình xây dựng và phát triển đất nước các thiết bị nhiệt lạnh đóng vaitrò rất quan trọng và không thể thiếu trong bất cứ nền công nghiệp hiện đại nào Lĩnhvực nhiệt lạnh rất đa dạng, phong phú và tính thực tế của nó rất cao có thể ứng dụngtrong rất nhiều lĩnh vực công nghiệp, năng lượng và đóng vai trò rất quan trọng đểthúc đẩy quá trình sản xuất cũng như về vấn đề quốc tế rất quan tâm là môi trường

Lò hơi là một thiết bị nhiệt nó có nhiệm vụ sản xuất ra hơi nước để cung cấpcho các thiết bị máy móc khác hoặc cung cấp hơi trực tiệp cho con người sử dụng Lòhơi có rất nhiều loại và nhiều kiểu dáng khác khác nhau đã được đưa vào sử dụngtrong thực tế Vì vậy lò hơi có thể được đốt bằng nhiều loại nhiên liệu khác nhau từnhiên liệu khí, lỏng, rắn và cả những phế phẩm tưởng như đã bỏ đi thì cũng vẫn sửdụng được

Trước nguy cơ thiếu hụt các nguồn năng lượng, đặc biệt là các nguồn nănglượng hóa thạch ngày càng khan hiếm và không thân thiện với với trường, con ngườibuộc phải tìm những nguồn năng lượng mới để thay thế dần các nguồn năng lượngtruyền thống trước đây Và từ đó nhiên liệu sinh khối ngày càng được quan tâm đếnnhiều hơn bởi những lợi ích của nó mang đến về giá trị kinh tế và thân thiện với môitrường

Trong quá trình hoàn thành khóa học tài Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học

Đà Nẵng, em được giao nhiệm vụ thiết kế lò hơi cấp hơi nước cho công ty TNHH thựcphẩm Lộc An Với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thức tế còn ít nên trong quátrình hoàn thành đồ án sẽ không tránh khỏi sai sót mong quý thầy cô thông cảm và góp

ý cho em Em xin chân thành cảm ơn!

Trong quá trình học tập tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng, là một sinh viên

của trường em luôn có ý thức học tập, rèn luyện sao cho xứng đáng với công ơn dạy

dỗ của thầy cô trong trường nói chung và thầy cô trong khoa công nghệ Nhiệt – ĐiệnLạnh nói riêng, đã tận tụy truyền đạt những kiến thức quý báu cho sinh viên chúng em

để trở thành con người có đạo đức, phẩm chất tốt và một kiến thức vững chắc, tiếp cậnvới thực tế chuẩn bị hành trang vào đời

Đây là kì cuối cùng của những năm học đó, em cũng như tất cả các sinh viêntrong khoa đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp được giao cho, cùng với sự cố gắng của bảnthân, tìm hiểu tài liệu, đến thực tế và nhất là sự hướng dẫn tận tình của thầy cô em đã

hoàn thành xong đề tài “Thiết kế lò hơi cấp hơi nước cho công ty TNHH thực

phẩm Lộc An” Để thiết kế hoàn chỉnh hệ thống này đòi hỏi không những thời gian,

kiến thức vững vàng mà còn đòi hỏi cả những kinh nghiệm thực tế mà với một sinhviên đang ngồi trên ghế nhà trường thì đó là một khó khăn rất lớn Mặc dù vậy, được

sự hướng dẫn tận tình của thầy và bản thân em cũng đã rất cố gắng đi khảo sát thựctiễn và tham khảo sách vở, tham khảo ý kiến của nhiều người, em đã hoàn thành đồ ántốt nghiệp đúng thời hạn được giao, nhưng do thời gian có hạn, khối lượng công việcnhiều và trình độ còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi nhữngsai sót Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, đặc biệt là thầy hướng dẫn đồ án tốt nghiệp

PGS.TS Trần Văn Vang đã tận tình, tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ

án này

Đà Nẵng, ngày 02 tháng 06 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Trường

Em xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả trong đồ án này là trung thực

Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn và trong đồ án sửdụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chứckhác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm vềnội dung đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Trường

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu i

Lời cảm ơn ii

Cam đoan iii

Mục lục iv

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ vii

Danh sách các cụm từ viết tắt ix

Trang MỞ ĐẦU 1

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY 2

1.1 Giới thiệu về công ty TNHH thực phẩm Lộc An 2

1.1.1 Tổng quan về công ty 2

1.1.2 Lịch sử hình thành của công ty 2

1.1.3 Quyền lợi khi làm việc tại công ty 3

1.1.4 Cơ cấu bộ máy của công ty 3

1.1.5 Tình hình sản xuất chế biến thực phẩm 5

1.2 Bố trí mặt bằng công ty 5

1.2.1 Mặt bằng tổng thể 5

1.2.2 Mặt bằng bố trí các thiết bị của xưởng chế biến 6

Chương 2: TÍNH TOÁN NHIỆT CHO PHỤ TẢI NHIỆT 7

2.1 Quy trình sản xuất chế biến và nhu cầu sử dụng nhiệt của công ty 7

2.1.1 Quy trình sản xuất chế biến thịt heo mảnh 7

2.1.2 Giới thiệu về các thiết bị sử dụng nhiệt hơi nước 8

2.2 Tính nhiệt khu vực nhà xưởng 10

2.2.1 Thiết bị đun nước nóng bồn trụng lông 10

2.2.2 Máy đánh lông 10

2.2.3 Thiết bị khử trùng, vệ sinh ủng, dao, dụng cụ mổ 11

2.3 Tổng lượng hơi cần cấp cho toàn nhà máy 12

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ĐỐT BIOMASS 13

3.1 Nhiệm vụ của lò hơi 13

3.2 Đặc điểm của lò hơi công nghiệp 13

3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 13

3.2.2 Phân loại một số loại lò hơi công nghiệp 13

3.2.3 Các loại lò hơi công nghiệp 13

3.3 Nhiên liệu đốt sử dụng cho lò hơi 14

3.3.1 Tổng quan – tiềm năng nhiên liệu biomass 14

3.3.2 So sánh chi phí biomass so với các nguồn nguyên liệu khác 15

3.4 Một số loại lò hơi công nghiệp đốt vỏ trấu 16

3.5 Tổng quan về lò hơi công nghiệp đốt vỏ trấu 16

3.5.1 Khái niệm tầng sôi 16

3.5.2 Cơ chế quá trình tạo tầng sôi 18

3.5.3 Vật liệu sử dụng trong lò tầng sôi 19

3.5.4 Quá trình cháy trong buồng lửa tầng sôi 19

3.5.5 Những ưu điểm và nhược điểm của công nghệ lò hơi tầng sôi 20

3.5.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy động của lớp sôi 23

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI 27

CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU 27

4.1 Tính toán quá trình cháy nhiên liệu 27

4.1.1 Thể tích không khí lý thuyết 27

4.1.2 Thể tích sản phẩm cháy 27

4.1.3 Lập bảng đặc tính thể tích của không khí 29

4.1.4 Tính entanpi của không khí và khói 30

4.2 Cân bằng nhiệt lò hơi 32

4.2.1 Xác định tổn thất nhiệt lò hơi 33

4.2.2 Lượng nhiệt sử dụng hữu ích 33

4.2.3 Hiệu suất của lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu 33

4.3 Thiết kế buồng lửa 34

4.4 Tính toán chế độ sôi 35

4.4.1 Tính vận tốc không khí 35

4.4.2 Kiểm tra điều kiện tạo sôi 35

4.5.1 Đặc tính cấu tạo buồng lửa 38

4.5.2 Cơ sở tính toán buồng lửa 39

4.6 Thiết kế buồng lắng bụi 42

4.6.1 Đặc điểm cấu tạo 42

4.6.2 Cơ sở tính toán nhiệt buồng lắng bụi 43

4.6.3 Tính nhiệt buồng lắng bụi 44

4.7 Thiết kế bộ trao đổi nhiệt đối lưu 45

4.7.1 Đặc điểm cấu tạo 45

4.7.2 Cơ sở tính toán nhiệt cụm đối lưu 46

4.7.3 Tính nhiệt cụm đối lưu 47

4.8 Thiết kế bộ sấy không khí 48

4.8.1 Đặc điểm cấu tạo 48

4.8.2 Tính nhiệt bộ sấy không khí 51

4.9 Thiết kế bộ hâm nước 52

4.9.1 Đặc điểm cấu tạo 53

4.9.2 Tính nhiệt bộ hâm nước 54

4.9.3 Tính lại cân bằng nhiệt 55

4.10 Tính các thiết bị phụ khác 56

4.10.1 Thiết kế cyclon chùm 56

4.10.2 Tính và chọn quạt 59

Chương 5: LẬP BẢNG THỐNG KÊ KHỐI LƯỢNG HOÀN THÀNH LÒ HƠI.66 KẾT LUẬN 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

Bảng 2.1: Lượng tiêu thụ nước nóng tiệt trùng.

Bảng 3.1: Suất tiêu hao nhiên liệu cho 1 tấn hơi

Bảng 3.2: Bảng đánh giá một số loại nhiên liệu thông dụng.Bảng 3.3: Chi phí sản xuất cho 1 tấn hơi

Bảng 3.4: So sánh hiệu quả kinh tế của các nhiên liệu

Bảng 4.1: Thành phần nhiên liệu rắn

Bảng 4.2: Giá trị lượng không khí lọt vào đường khói Δα

Bảng 4.3: Bảng hệ số không khí thừa

Bảng 4.4: Entanpi của khói và không khí lý thuyết

Bảng 4.5: Entanpi của sản phẩm cháy

Bảng 4.6: Đặc tính cấu tạo của buồng lửa lò hơi

Bảng 4.7: Bảng tính nhiệt buồng lửa

Bảng 4.8: Đặc tính cấu tạo của buồng hồi lưu bụi

Bảng 4.9: Tính kiểm tra nhiệt buồng lắng bụi

Bảng 4.10: Đặc tính cấu tạo của bộ trao đổi nhiệt đối lưu

Bảng 4.11: Tính kiểm tra cụm đối lưu

Bảng 4.12: Đặc tính cấu tạo bộ sấy không khí

Bảng 4.13: Bảng tính truyền nhiệt cho bộ sấy không khí

Bảng 4.14: Đặc tính cấu tạo của bộ hâm nước

Bảng 4.15: Bảng tính truyền nhiệt cho bộ hâm nước

Bảng 4.16: Tính lại cân bằng nhiệt lò hơi

Bảng 5.1:Bảng thống kê khối lượng hoàn thành lò hơi

Hình 1.1: Bộ máy quản lý công ty TNHH thực phẩm Lộc An.Hình 1.2: Mặt bằng tổng thể công ty TNHH thực phẩm Lộc An.Hình 1.3: Mặt bằng bố trí xưởng chế biến

Hình 2.1: Quy trình chế biến thịt heo mảnh

Hình 2.2: Bồn trụng lông heo

Hình 2.3: Máy đánh lông heo

Hình 2.4: Biểu đồ phụ tải nhiệt trong 1 ngày của công ty

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý lò hơi tầng sôi

Hình 3.3: Quan hệ giữa áp suất và vận tốc của dòng khí.

Hình 3.4: Quan hệ giữa các buồng lửa

Hình 4.1: Đồ thị Q – θ buồng lắng bụi

Hình 4.2: Đồ thị Q – θ bộ trao đổi nhiệt đối lưu

Hình 4.3: Cấu tạo bộ sấy không khí

Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý xyclon chùm

Hình 4.5: Cấu tạo của xyclon

CHỮ VIẾT TẮT:

CFB: Circulating Fluidized bed boiler

BFB: Bubbling Fluidized bed boiler

TNHH: Trách nhiệm hữu hạn

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đang có những bước chuyểnbiến mạnh mẽ sang nền kinh tế thị trường, hòa nhập và gắn liền với sự phát triểnchung của thế giới Các công ty, nhà máy, xí nghiệp mọc lên ngày càng nhiều do đónhu cầu về năng lượng cũng ngày một lớn, trong đó có nhu cầu về việc sử dụng nănglượng hơi nước Lò hơi là một thiết bị sản xuất ra hơi nước vì vậy lò hơi ngày càngđược sử dụng nhiều hơn, nhiều kiểu hơn và đốt được nhiều loại nhiên liệu hơn

Việc chọn nhiên liệu cho lò hơi hiện nay cũng là một vấn đề cấp thiết khi cácnhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạng kiệt Nhiên liệu sinh khối đang là một lựachọn hiệu quả trong bối cảnh hiện nay Nó được coi là một dạng nhiên liệu xanh vừađáp ứng được nhu cầu về nhiên liệu đốt vừa thân thiện với môi trường hơn so vớinhiên liệu hóa thạch

Sự kết hợp giữa lò hơi tầng sôi tuần hoàn và nhiên liệu sinh khối đang là mộtgiải pháp hiệu quả khi sử dụng được cái loại nhiên liệu sinh khói, các phế phẩm nôngnghiệp và thân thiện hơn với môi trường

Mục đích thực hiện đề tài “Thiết kế lò hơi cấp hơi nước cho công ty TNHHthực phẩm Lộc An” nhằm tính toán lượng hơi cần cung cấp cho nhà máy để chọn lòhơi phù hợp Sau đó tính thiết kế lò hơi và lập bảng khối lượng hoàn thành lò hơi

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY

1.1 Giới thiệu về công ty TNHH thực phẩm Lộc An

Nơi đăng ký quản

Công ty TNHH thực phẩm Lộc An được thành lập, cấp giấy phép vào ngày

05/10/2015 Công ty nằm ở địa chỉ 31A Lê Văn Miến, Phường Thảo Điền, Quận 2, TP

Hồ Chí Minh

Khu đất của nhà máy khoảng 48400 m2

Chế biến heo mảnh phục vụ cho nhu cầu đời sống.

Thành lập nhà máy giết mổ gia súc (sản xuất heo mảnh) nhằm cung cấp cho thị

trường thành phố có nguồn heo thịt đạt chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm

Cung cấp cho thị trường thành phố có nguồn heo mảnh từ 2000 con/ngày vàtrong những năm tiếp theo hoàn thành giai đoạn 2 của nhà máy nâng năng suất cungcấp lên 4000 con/ngày trên 8 dây chuyền được nhập từ Brazin

1.1.3 Quyền lợi khi làm việc tại công ty

Được đảm bảo các chế độ bảo hiểm y tế, bảo hiểm xã hội, bảo hiểm thất nghiệptheo dung luật lao động Môi trường làm việc thân thiện, chế độ đãi ngộ tốt

Công ty TNHH thực phẩm Lộc An được tổ chức và hoạt động tuân thủ theoLuật doanh nghiệp đã được Quốc hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ NghĩaViệt Namkhóa X kỳ họp thứ V thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, Luật chứng khoán đượcQuốc hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam, khóa XI, kỳ họp thứ 9 thôngqua ngày 29 tháng 06 năm 2006, tuân thủ các luật khác có liên quan và điều lệ hoạtđộng của công ty

Hình 1.1: Bộ máy quản lý công ty TNHH thực phẩm Lộc An

Bộ máy quản lý của công ty TNHH chế biến thực phẩm Lộc An được chia làm

2 khối:

- Khối quản lý: Giám đốc, phó giám đốc sản xuất, phó giám đốc kinh doanh, trợ

lý giám đốc, các phòng ban khác

- Khối sản xuất: Phân xưởng chế biến, phân xưởng đóng gói

Khối quản lý: Lãnh đạo nhà máy

- Giám đốc: Là người chịu trách nhiệm chính về toàn bộ hoạt động sản xuất kinhdoanh của công ty, trực tiếp điều hành doanh

- Phó giám đốc sản xuất: Là người điều hành về kế hoạch sản xuất của công ty

- Phó giám đốc kinh doanh: Xây dựng chiến lược và chính sách tiêu thụ sản xuấtphẩm, lập kế hoạch tiêu thụ, duy trì và phát triển

- Trợ lý giám đốc: Có chức năng bám sát và quản lý tất cả mọi việc mà giám đốctheo dõi

+ Phòng nhân sự: Tham mưu cho giám đốc lập phương án, đề xuất, tham mưucho lãnh đạo về sắp xếp bộ máy quản lý và tổ chức sản xuất Thực hiện quyền tuyểndụng, sắp xếp, bố trí lao động phù hợp với trình độ năng lực

+ Phòng kỹ thuật: Xây dựng và quản lý các quy trình công nghệ sản xuất các loạisản phẩm Quản lý kỹ thuật và tình trạng thiết bị máy móc, hệ thống điện,

+ Phòng KCS (quản lý chất lượng): Có nhiệm vụ kiểm tra, giám sát về chất lượngnguyên vật liệu, vật tư, vật liệu khi khách hàng đưa về công ty, kiểm tra giám sát chấtlượng sản phẩm trên từng công đoạn, trên dây chuyền may, phát hiện sai sót

Khối sản xuất : Chịu sự lãnh đạo trực tiếp của giám đốc, sự giám sát của các phó giám đốc và các phòng ban chức năng công ty

- Phân xưởng chế biến: Có nhiệm vụ giết mổ và chế biến lợn mảnh để đưa vàophân xưởng đóng gói

- Phân xưởng đóng gói: Chịu trách nhiệm đóng gói sản phẩm, hoàn thiện sảnphẩm với mẫu mã, phần chất đẹp và đóng gói sản phẩm, đóng dấu kiểm định, đưa vàokho lạnh bảo quản rồi đưa sản phẩm ra thị trường

Ngoài ra còn có 1 số phòng ban phụ khác như:

- Phòng y tế: Tổ chức khám chữa bệnh cho cán bộ công nhân

- Phòng bảo vệ: Thực hiện chức năng nhiệm vụ bảo vệ Công ty, phòng cháy chữacháy, an ninh

Nhà máy với công suất 2000 con/ngày trên 4 dây chuyền giết mổ hiện đại nhập

từ Brazil nhằm đáp ứng việc cung cấp heo mảnh cho thị trường Thành phố trong cácnăm đến đạt chật lượng - an toàn vệ sinh thực phẩm, đồng thời tạo chuỗi cung ứngnguồn heo từ các trang trại quanh khu cực nhà máy Trong những năm tiếp theo nhàmáy dự kiến nâng công suất lên 4000 con/ngày trên 8 dây chuyền sản xuất

1.2 Bố trí mặt bằng công ty

1.2.1 Mặt bằng tổng thể

Khu vực dơ là nơi nhốt gia súc chờ giết mổ, tắm, ăn dặm, gây choáng, nhúngnước nóng, cạo lông và làm sạch nội tạng, được thiết kế thông thoáng tự nhiên,kết hợpvới ánh sang nhân tạo, nền chuồng được thiết kế chống bền vững,độ dốc thoát nướchợp lí Khu sạch là nơi diễn ra các hoạt động rửa, pha lóc, kiểm tra chất lượng, kiểmtra thú y, đóng dấu kiểm dịch, đóng gói vận chuyển đến địa điểm cung cấp cho nhu cầutiêu dùng Khu phụ trợ bao gồm các hệ thống kho chứa, khu chứa chất thải cần đem đitiêu hủy, thông tin liên lạc, camera giám sát hệ thống phòng IT, cây xanh,…

8) Trạm cấp nước phòng cháy chữa cháy: 8x12,5 = 100 m2.

9) Kho nhiên liệu, nồi hơi: 12,5x12 = 150 m2

10) Trạm điện, máy phát điện dự phòng: 5x10 = 50 m2

11) Xưởng cơ khí: 10x7 = 70 m2

12) Bãi rửa xe: 8x12,5 = 100 m2

13) Khu tập trung chất thải rắn: 10x5 = 50 m2.

Chương 2: TÍNH TOÁN NHIỆT CHO PHỤ TẢI NHIỆT

2.1 Quy trình sản xuất chế biến và nhu cầu sử dụng nhiệt của công ty

2.1.1 Quy trình sản xuất chế biến thịt heo mảnh

Hình 2.1: Quy trình chế biến thịt heo mảnh

Trước khi giết mổ lợn phải được kiểm dịch của các cơ quan thú y có thẩmquyền, lợn phải không mắc bệnh, được nhốt khoảng 24 giờ Sau đó được lùa vào vị trí

có vòi phun nước có áp lực mạnh để tắm rửa sạch, cho gia súc di chuyển trong phạm

vi hẹp để chúng cọ sát vào nhau nhằm tăng hiệu quả quá trình rửa Mục đích của côngđoạn này là loại đi chất bẩn trên da (đất, phân, vi sinh vật, )

Là làm cho con vật mất khả năng nhận biết nhưng hệ hô hấp và tuần hoàn vẫnhoạt động bình thường Ý nghĩa của việc gây choáng là làm cho con vật không bịhoảng sợ, căng thẳng khi giết mổ, đảm bảo an toàn cho người giết mổ

Thiết bị gây choáng dựa vào hiện tượng giật điện xoay chiều tác động lên hệ thần kinhcủa con vật làm cho con vật bị ngất xỉu, không kêu, không giãy giụa trong thời gianngắn đủ tiến hành quá trình chọc tiết Dòng điện của thiết bị gây choáng là thiết bịxoay chiều không có trung tính trên cả hai đầu dây ra, do đó rất an toàn cho người sửdụng, sẽ không có hiện tượng bị điện giật nếu chạm một dây trong hai dây của thiết bị

mạch máu chính, máu từ cơ thể con vật ra dụng cụ chứa Lúc đầu ta sẽ bỏ đi một ít,sau đó sẽ lấy máu đến một mức nào đó rồi ngừng vì máu sau cùng thường là máu đen.Thời gian lấy tiết khoảng 4 đến 6 phút.

Sau khi lấy tiết con vật được treo ngược lên băng tải nhờ hệ thống ròng rọc đểtạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau và đảm bảo vệ sinh Tiếp theo con vậtđược nhúng vào thùng nước nóng được gia nhiệt liên tục để duy trì nhiệt độ nước ởkhoảng 60 – 70oC

Ý nghĩa của công đoạn này là làm giãn mô liên kết trên bề mặt tạo điều kiệnthuận lợi cho việc tách lông Cần lưu ý đến khoảng thời gian nhúng kéo dài từ 1 – 3phút Ngay sau khi nhúng cần tiến hành làm sạch lông ngay vì nếu để nguội mô liênkết bị co lại gây khó khăn cho việc làm sạch lông Việc cạo lông có thể tiến hành bằngmáy, tuy nhiên ở những chỗ có cấu tạo phức tạp thì phải dùng tay Đưa heo qua máymassage nhằm làm “dẻo giò”

Việc lấy nội tạng cần phải được tiến hành cẩn thận, vết cắt phải phẳng nhẵn,giữ nguyên cấu trúc của nội tạng Thời gian lấy nội tạng không nên kéo dài do thịt cóthể bị ảnh hưởng mùi từ các chất bay hơi có mùi hôi trong nội tạng Cần tránh làm vỡnội tạng vì sẽ làm nhiễm vi sinh vào thịt Sau khi lấy nội tạng, thịt cần được rửa quamột lần nước để làm sạch máu trong khoang ngực và bụng Dàn treo và móc đượcthiết kế sao cho khi treo heo lên hai chân sau heo mở rộng để dễ mổ lấy các bộ phậnnội tạng, đồng thời dàn cũng được làm giá đỡ để di chuyển màng thịt sau khi mổ tớinơi bảo quản, tiêu dùng

Xẻ bằng máy: Máy xẻ thịt có lưỡi dao to đặt thẳng đứng theo chiều treo thịt.Khi xẻ thịt, người công nhân sẽ cầm cán dao đưa vào để xẻ thịt Xẻ thịt bằng máy thìvết xẻ sẽ ít bị sai phạm

- Đến cuối dây chuyền giết mổ, phòng KCS sẽ kiểm tra chất lượng thịt giết mổ.Đồng thời cấp giấy chứng nhận sản phẩm đạt yêu cầu đưa đi chế biến Các sản phẩmthịt không đạt yêu cầu thì đưa đi xử lý

- Chất lượng sản phẩm còn được KCS cấp dấu chứng nhận có giá trị trong vàngoài nước

- Dấu chứng nhận gồm các kiểu:

+ Chánh phẩm: Dấu chứng nhận chánh phẩm

+ Hạ phẩm: Ốm, suy dinh dưỡng, nghi vấn bệnh

2.1.2 Giới thiệu về các thiết bị sử dụng nhiệt hơi nước

2.1.2.1 Bồn trụng lông heo

Hình 2.2: Bồn trụng lông heo Thiết bị gồm các bộ phận:

- Bồn trụng bằng thép không gỉ chiều dài 6000 x 1800 x 1000 mm, với thiết bịphun hơi Lượng nước nóng trong bồn trụng là 9400 lít

- Hệ thống thu hồi hơi cho bồn trụng, với van cả nước hơi, tiêu thụ hơi 900 kg/htại 1 bồn

- Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động trong suốt quá trình phun hơi (van xoắn

SA + 121), thực hiện băng điện

Nước nóng trong bồn được duy trì nhiệt độ khoảng 60 – 70oC Áp suất hơi phungia nhiệt nước trong bồn trụng lông là 3 bar

Hình 2.3: Máy đánh lông heo

Máy làm việc theo nguyên tắc cào và miết trên da heo Máy điều chỉnh đượcthời gian cạo lông heo do đó máy có thể cạo sạch 94 – 96 % (kể cả đầu, chân heo) Hơi cấp cho máy đánh lông để làm ấm, duy trì nhiệt độ da heo ở 60oC, giúp chokhả năng đánh lông tốt Đây là công nghệ đánh lông hiện đại nhất được áp dụng tạiViệt Nam.

Nước nóng tiệt trùng tại: 18 điểm tiệt trùng dao, súng hậu môn, cưa mảnh heo,máng lòng

Căn cứ theo quy định hiện hành của Việt Nam:

Quy định hiện tại ở Việt Nam yêu cầu đối với tiệt trùng bằng nước nóng thấpnhất là 82oC cho các bộ phận như trên Nhưng không nêu rõ yêu cầu là nước nóng tiệttrùng phải thay mới liên tục, chỉ cần duy trì nhiệt độ tiệt trùng từ 82oC trở lên

Theo thiết kế của Sulmaq, các thiết bị tiệt trùng có đường cấp nước nóng đượcthiết kế có van điều chỉnh lưu lượng nước cấp vào Lưu lượng này được điều chỉnh đểđảm bảo nước nóng 90oC cấp vào dụng cụ tiệt trùng nhằm: duy trì nhiệt độ nước từ

82oC trở lên và thay mới liên tục (QCVN không quy định thay mới liên tục)

2.2 Tính nhiệt khu vực nhà xưởng

Nhiệt sử dụng trong khu vực nhà xưởng là dùng cung cấp cho bồn trụng lông

và các thiết bị khử trùng, vệ sinh ủng, dao, dụng cụ mổ Hơi từ lò hơi được dẫn theođường ống cấp hơi tới nhà xưởng

2.2.1 Thiết bị đun nước nóng bồn trụng lông

Đối với 1 dây chuyền công suất 120 con/h, tiêu thụ hơi tại 1 bồn là d1 = 900kg/h Lượng hơi nước để làm nóng 9400 lit nước ban đầu là 700 kg và được gia nhiệttrong 30 phút Thông số này nhà sản xuất đưa ra là đã có tính đến bù trừ nhiệt độ banđầu và hệ số an toàn:

- Nhiệt độ nước lạnh đưa vào 27oC

- Hệ số an toàn đã tính ở đây là 1,3 Hệ số này tính để đủ đáp ứng quá trình vậnhành liên tục của thiết bị Lưu lượng hơi ở đây cấp để duy trì nhiệt độ bồn trụng tốtnhất, giúp nhiệt độ bồn trụng không giao động quá lớn

Nhà xưởng có 4 dây chuyền chế biến heo mảnh với 4 bồn trụng lông, lượnghơi tiêu thụ mỗi bồn là 900 kg/h nên tổng lượng hơi cung cấp cho 4 bồn trụng lông là:

D1 = 4.d1 = 4.900 = 3600 kg/h

Nhiệt độ nước trong bồn duy trì nhiệt độ 60 – 70oC Áp suất hơi bão hòa gianhiệt cho bồn là 3 bar

2.2.2 Máy đánh lông

Đối với 1 dây chuyền công suất 120 con/h, tiêu thụ hơi tại 1 máy đánh lông là

d2 = 60 kg/h

Nhà xưởng có 4 dây chuyền chế biến heo mảnh với 4 máy đánh lông, lượng hơitiêu thụ mỗi máy là 60 kg/h nên tổng lượng hơi cung cấp cho 4 máy đánh lông là:

D2 = 4.d2 = 4.60 = 240 kg/h

2.2.3 Thiết bị khử trùng, vệ sinh ủng, dao, dụng cụ mổ

Lượng tiêu thụ nước nóng 90oC của từng thiết bị là thông số định mức để thiết

bị hoạt động đúng công năng của nó, để đảm bảo dây chuyền có thể hoạt động thôngsuốt trong điều kiện xấu nhất Bảng bên dưới thể hiện cách tính tiêu thụ nước nóng.Bảng 2.1: Lượng tiêu thụ nước nóng tiệt trùng

Số lượng cho

01 dây chuyền(điểm)

LL tiêu thụ địnhmức theo tiêuchuẩn Châu Âu(lit/phút)

LL tiêu thụ tốithiểu đủ đápứng TCVN(lit/phút)1*

Để đảm bảo điều kiện cho dây chuyền hoạt động an toàn trong mọi điều kiệnsản xuất, đáp ứng đủ tiêu chuẩn của Việt Nam và cả quốc tế thì cần cung cấp nướcnóng đủ thông số định mức theo thiết kế của nhà sản xuất Nếu muốn tiết kiệm tốithiểu thì có thể dựa theo thực tế quy định của Việt Nam hiện tại và mức độ yêu cầuchưa đủ khắc khe trong quản lý vệ sinh an toàn trong giết mổ thì có thể cắt giảm một

số điểm

1*) Nước nóng tiệt trùng súng thắt hậu môn: Có thể giảm xuống 1 lit/phút để

đủ giữ nhiệt độ Súng thắt hậu môn là thiết bị phụ trợ do Lộc An tự trang bị

3*) Nước nóng cho tiệt trùng cưa mảnh: có thể giảm xuống 20 lit/phút, để đủgiữ nhiệt độ

4*) Nước nóng tiệt trùng máng kiểm định heo bệnh: Đây là vị trí rất nhạy cảm.

Vì là máng kiểm định lòng cho heo đang nghi ngờ heo bệnh Sau khi kiểm định xongthì máng này cần được tiệt trùng cẩn thận để không bị nhiễm chéo Nên cần thiết phải

tiệt trùng rất kỹ Lưu lượng nước được thiết kế ở đây đảm bảo trong trường hợp phát

sinh heo cần kiểm định liên tục trong suốt thời gian hoạt động của dây chuyền đệ đảmbảo dây chuyền hoạt động an toàn nhất Ở điều kiện Việt Nam thì việc thực hiện táchlòng nghi ngờ để kiểm định ở vị trí này chưa được kiểm soát chặt chẽ, và số lượngphát sinh lòng bị loại ra để kiểm định không nhiều thì có thể tính toán trường hợp tối

thiểu ở mức 2 lít/phút (kiểm định 2 bộ lòng/1 giờ).

Với mức này thì tổng tiêu thụ nước nóng còn lại là 24,4 lít/heo, thay vì đủ địnhmức là 72,25 lít/heo Trên tình hình thực tế hiện tại, ở mức này thì nhà máy có thể hoạtđộng bình thường Tuy nhiên, khi các quy định ở Việt Nam được đưa lên tương đươngquốc tế và được kiểm soát chặt chẽ thì cần cung cấp đủ định mức

Lượng nước nóng cho thiết bị tiệt trùng là v1 = 34680 lit/h

Lượng hơi nước cung cấp để gia nhiệt 34680 lit/h nước nóng 90oC là:

D3 = 3363 kg/h

2.3 Tổng lượng hơi cần cấp cho toàn nhà máy

Lượng hơi cần cung cấp cho toàn bộ nhà máy:

D = D1 + D2 + D3 = 3600 + 240 + 3363 = 7203 kg/h

2.4 Biểu đồ phụ tải nhiệt trong ngày của công ty

Hình 2.4: Biểu đồ phụ tải nhiệt trong 1 ngày của công ty Chọn lò có công suất hơi 8 T/h là hợp lý Áp suất hơi bão hòa là p = 3 bar

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ĐỐT

BIOMASS

3.1 Nhiệm vụ của lò hơi

Nhiệm vụ của lò hơi là chuyển hóa năng lượng từ nhiên liệu khi bị đốt cháy

thành dạng năng lượng khác: nước nóng, hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt

3.2 Đặc điểm của lò hơi công nghiệp

Trong nền công nghiệp Việt Nam hiện nay có rất nhiều nhà máy hóa chất, thuốc

lá, dệt, đường, rượu, Để chế biến tạo ra sản phẩm này các nhà máy phải tiến hành thumua các nhiên liệu đầu vào, rồi biến đổi thông qua các chu trình công nghệ, các côngđoạn trong quá trình công nghệ hầu hết đều sử dụng nhiệt như nấu, thanh trùng, chưngcất dung dịch, cô đặc và sấy sản phẩm Nhiệt cung cấp ở đây là hơi bão hòa đượccung cấp bởi lò hơi

3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật

Thiết bị sinh hơi phải có năng suất hơi cao (Tấn/ giờ), hiệu suất sinh hơi lớn Chất lượng sản phẩm phải đáp ứng yêu cầu sản xuất: hơi bão hòa

Cấu tạo thiết bị không quá phức tạp, sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng Chi phí nhiên liệu thấp, hiệu suất lò đốt cao

3.2.2 Phân loại một số loại lò hơi công nghiệp

- Lò hơi công nghiệp đốt nhiên liệu rắn (than, gỗ, mùn cưa, bã mía )

- Lò hơi công nghiệp đốt dầu

- Lò hơi công nghiệp áp suất thấp (1 – 6 bar)

- Lò hơi công nghiệp áp suất trung bình (6 – 35 bar)

- Buồng lửa ghi: Nhiên liệu rắn được phân bố và đốt trên ghi lò.

- Buồng lửa phun: Nhiên liệu được phun vào buồng lửa

- Buồng lửa tầng sôi: Các hạt nhiên liệu rắn với kích cỡ xác định sẽ ở trạng thái

lơ lững trong buồng đốt dưới áp lực của dòng không khí

3.2.3 Các loại lò hơi công nghiệp

- Lò hơi ống lò, ống nước

- Lò ghi thủ công

- Lò hơi ghi xích

- Lò dầu.

- Lò hơi tầng sôi

Khi lựa chọn lò phải dựa vào tính kinh tế và kỹ thuật:

Đối với những lò hơi có công suất nhỏ (<4 tấn/h) người ta thường dùng lò hơiống lò, ống nước, lò ghi thủ công hoặc lò dầu Hiện nay loại lò dầu thường rất ít sửdụng vì chi phí đầu tư cho nhiên liệu rất cao

Đối với những lò hơi có công suất lớn (≥ 4 tấn/h) người ta thường dùng lò hơighi xích hoặc lò hơi tầng sôi Đối với lò hơi tầng sôi thì có thể đốt các loại nhiên liệu

có phẩm cấp thấp nhưng hiệu suất cháy ở buồng lửa và chi phí đầu tư cao hơn so với

lò hơi đốt than thông thường

3.3 Nhiên liệu đốt sử dụng cho lò hơi

3.3.1 Tổng quan – tiềm năng nhiên liệu biomass

Việt Nam là một nước nông nghiệp và hằng năm thải ra một lượng lớn đến hàngchục triệu tấn các chất phế thải (sinh khối) như trấu, bã mía, vỏ hạt điều, mùn cưa,

Sử dụng nguồn sinh khối này một cách thích hợp để sản xuất nhiệt và điện năng sẽđem lại cơ hội mới cho nông nghiệp, cải thiện an ninh năng lượng, và mang lại lợi íchcho môi trường xã hội

Sử dụng hiệu quả năng lượng sinh khối đang là vấn đề quan tâm trên thế giớinhằm giảm một sức ép về sử dụng nhiên liệu Sinh khối nước ta có nhiều dưới dạngphế thải nông nghiệp (trấu, rơm, vỏ lạc, ), phế thải của sản xuất, chế biến gỗ (mùncưa, dăm bào, gỗ vụn, ) Sử dụng nhiên liệu biomass vừa tận dụng lượng phế thảinông nghiệp, giảm chi phí vận chuyển vì nguồn cung nguyên liệu sẵn có, có thể sửdụng làm chất đốt cho lò công suất vừa và nhỏ, vừa cắt giảm năng lượng hóa thạch,tiết kiệm chi phí sản xuất, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính Việc đầu tưnghiên cứu và ứng dụng phát triển công nghệ đốt nhiên liệu biomass ở nước ta đang

mở ra hướng sử dụng năng lượng mới từ biomass trong các hệ thống cháy cũng nhưcác nguồn năng lượng khí, hơi nước, nhiệt mang lại lợi ích môi trường và đảm bảo

an ninh năng lượng cho các quá trình phát triển kinh tế bền vững

Qua khảo nghiệm và thực tế áp dụng tai nhiều doanh nghiệp sản xuất chế biến

gỗ, chế biến thức ăn gia súc, nhà máy sản xuất đường đã chứng minh rằng hiệu quảkinh tế thực tiễn mang lại rất cao và có khả năng phát triển sâu rộng từ nguồn phụphẩm nông – lâm nghiệp (trấu, mùn cưa/ dăm bào) với những đặc điểm như sau:

- Sản lượng lớn nhất, tập trung và chỉ riêng đối với đồng bằng sông Cửu Longhằng năm là khoảng 3,7 triệu tấn vỏ trấu

- Lượng mùn cưa dăm bào trên 2,5 triệu tấn

- Có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, thị trường: Đốt công nghiệp, dân dụng,thị trường trong nước, xuất khẩu.

3.3.2 So sánh chi phí biomass so với các nguồn nguyên liệu khác

Để có số liệu so sánh tương đối chính xác với thực tế của các nhiên liệu; chúng

ta sẽ so sánh hiệu quả đốt trong sản xuất công nghiệp Cụ thể chúng ta so sánh trongviệc sử dụng các chủng loại nhiên liệu trong nồi hơi, cụ thể như sau:

Để được 1 tấn hơi hóa nhiệt cần một nhiệt lượng khoảng 835.197 kcal để hóahơi từ nước (tham khảo tài liệu nhiệt học)

Bảng 3.1: Suất tiêu hao nhiên liệu cho 1 tấn hơi (1 tấn hơi ~ 840.000 kcal)

a) Giá nhiên liệu

Bảng 3.2: Bảng giá một số loại nhiên liệu thông dụng:

Bảng 3.3: Chi phí cho sản xuất 1 tấn hơi:

b) Hiệu quả

Bảng 3.4: So sánh hiệu quả kinh tế của các nhiên liệu

tấn hơi

Chênh lệch giá trị sovới củi trấu (vnđ)

Tỷ suất tiêu hao sovới củi trấu (%)

Dựa vào yêu cầu của công ty và bảng phân tích so sánh ở trên ta chọn loại nhiênliệu đốt cho lò hơi là vỏ trấu

3.4 Một số loại lò hơi công nghiệp đốt vỏ trấu

Đối với nhiên liệu là biomass như mùn cưa, vỏ trấu, chất thải công nghiệp,

thì người ta chỉ sử dụng lò hơi tầng sôi Còn các loại lò hơi khác không hiệu quả

3.5 Tổng quan về lò hơi công nghiệp đốt vỏ trấu

3.5.1 Khái niệm tầng sôi

Tầng sôi đơn giản là một vùng không gian được tạo bởi các hạt rắn (than, tro,cát, đá vôi…) những hạt này được nâng lên và lơ lững trong buồng đốt nhờ áp lực củadòng không khí Vì vậy lớp liệu trong buồng đốt giãn nở ra, sự tiếp xúc giữa không khí

và nhiên liệu tăng lên nhiều Ở trạng thái này các hạt chuyển động tự do và sôi giốngnhư chất lỏng

Lò tầng sôi (CFB) là loại lò có nhiên liệu được đốt cháy trong một lớp hoặctrong một thể sôi gồm những hạt rắn nóng không cháy Kiểu đốt nhiên liệu này có lợitrong việc giải quyết những vấn đề nan giải mà lò đốt nhiên liệu hóa thạch theo kiểuthường gặp phải Do vậy, trên thị trường hiện nay lò tầng sôi đang ngày càng phát triển

và dần thay thế những loại lò đốt nhiên liệu rắn kiểu củ như lò Stoke hay lò vòi phunnhiên liệu rắn

Ứng dụng sớm nhất của công nghệ tầng sôi là thiết bị hóa khí của Fritz Winkler,người Đức (1921) Tuy nhiên, sau đó lý thuyết mới về công nghệ hỗn hợp khí-rắnkhông được phát triển Đến những năm 50, công nghệ này đươc ngành dầu hỏa ứngdụng để cracking dầu nặng Những cố gắng trong việc dùng lò tầng sôi cho sản xuấthơi được bắt đầu từ thập kỷ 60 Giáo sư Douglas Elliott (người Anh) nghiên cứu vàphát triển, và ông được mệnh danh là “Cha đẻ của lò tầng sôi ” đã thúc đẩy việc ứngdụng lò hơi tầng sôi để sản xuất hơi Ngày nay lò hơi tầng sôi được ứng dụng rộng rãi,

từ những ứng dụng thực tế việc dùng cho giường bệnh nhân trong bệnh viện (Baso,1995) đến nhà máy nhiệt điện công suất 250-600 MW Sự phát triển của kỹ thuật đốttầng sôi làm giảm bớt những trở ngại do phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch

Lò tầng sôi đốt được tất cả các loại nhiên liệu, kể cả các loại nhiên liệu xấu và có hàmlượng tro và lưu huỳnh cao, lò tầng sôi đốt nhiên liệu bằng cách đốt cháy nhiên liệu

trong một điều kiện thủy động đặc biệt gọi là thể sôi và sự truyền nhiệt cho bề mặt hạtnhiên liệu và dàn ống sinh hơi thông qua một lớp phân tử rắn không cháy

Trong đó nhiên liệu được đốt cháy trong một lớp vật chất nóng (800÷9000C)với những hạt không cháy như tro, cát, đá vôi Trong buồng đốt, nhiên liệu cùng vớilớp vật liệu sôi được thổi lên cao từ 0,5 đến 1 mét, tạo nên bởi dòng không khí thổi quamột bộ phân phối với tốc độ xác định

Lò tầng sôi có hai loại chính:

- Lò tầng sôi kiểu sôi nhẹ

- Lò tầng sôi kiểu sôi mạnh

Trong lò hơi có buồng đốt tầng giả lỏng kiểu sôi mạnh vận tốc dòng không khíthổi qua ghi lớn hơn nhiều so với loại lò tầng sôi kiểu sôi nhẹ Sự cung cấp dòngkhông khí này vào buồng đốt nhiều hơn so với loại sôi nhẹ và nó được duy trì cho đếnđiểm cao nhất của lò Vì vậy kết quả lớp vật liệu sôi này tiếp tục chuyển động đến đỉnh

lò, lớp vật liệu sôi này được giữ lại tại bộ phận chia chất rắn và quay trở lại với mốc cơbản buồng đốt khi tốc độ đủ lớn, sự tái tuần hoàn này của các hạt rắn tạo ra bởi mộtlưới kín Lớp vật liệu sôi, sôi mãnh liệt này quay trở lại buồng đốt hòa trộn với dòng

9000C và cho quá trình cháy tối ưu và bức xạ mạnh

Ta có thể khảo sát một thí nghiệm về tầng sôi như sau:

- Cho một lớp hạt nhiên liệu chặt trên ghi, thổi gió từ dưới lên, ta đo và vẽ thành

đồ thị quan hệ giữa tốc độ gió với hiệu áp trước và sau lớp nhiên liệu trên ghi.Ta thấyban đầu tốc độ gió tăng thì hiệu áp cũng tăng, đến một tốc độ (gọi là vận tốc giới hạn)nào đó thì không tăng nữa, chiều dày lớp hạt tăng dần, tốc độ tăng dần thì chiều dàylớp hạt cũng tăng theo, hạt dao động trong một phạm vi nhất định vẫn không đổi,nhưng khi tốc độ tăng đến (gọi là vận tốc cuốn theo) thì giảm đột ngột và hạt bay hếttheo dòng không khí

Khảo sát tầng hạt trong phạm vi ÷ thấy các đặc điểm giống như chất lỏng nhưsau:

- Các hạt chuyển động hỗn loạn tương tự như chuyển động nhiệt của phân tử

- Giữa các hạt và không khí tồn tại mặt phẳng ranh giới như mặt nước, bất kể banđầu hạt đươc sắp xếp như thế nào

- Nếu đặt một vật nhẹ lên lớp hạt, vật chuyển động bồng bềnh như thuyền trênmặt nước

- Nếu trổ một miệng ra thì lớp hạt chảy ra như nước, phần còn lại vẫn phân bốđều như lớp nước Người ta dựa vào đặc điểm này để cấp than và thải xỉ tại một vị trí

mà lớp hạt vẫn đồng đều

- Khi cỡ hạt không đều nhau, thì những hạt nhỏ chịu lực đẩy lớn hơn trọng lực sẽthoát ra khỏi lớp hạt như hơi và những hạt nước nhỏ tách ra khi chất lỏng sôi

Vì những đặc điểm khảo sát trên nên ta gọi là đốt tầng giả lỏng ( đốt tầng sôi )

3.5.2 Cơ chế quá trình tạo tầng sôi

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý lò hơi tầng sôi Khi cho dòng khí đi qua miệng cấp không khí (cấp 1) vào buồng lửa có chứalớp nhiên liệu, có độ cao là H0 đang nằm trên ghi Khi tốc độ của dòng khí nhỏ hơnthì lớp liệu này không dịch chuyển, khi tăng dần tốc độ gần bằng tốc độ thì chiều caolớp liệu vẫn không đổi (đoạn AB hình 3.2), còn trở lực của lớp sôi tăng lên, khi tiếptục tăng tốc độ đến =, lúc này lực của dòng khí cân bằng trọng lực của lớp liệu vì vậylớp liệu bắt đầu chuyển động, các hạt chuyển động lơ lửng trong pha khí, khoấy trộnvới nhau và chuyển động hỗn loạn, độ rỗng chiều cao của lớp liệu tăng lên, trở lực củalớp hạt liệu đạt đến giá trị cực đại và không đổi, trạng thái này gọi là trạng thái sôi.Trạng thái sôi được duy trì khi tốc độ dòng khí từ đến Khi tăng tốc độ dòng khí đến

>, thì bắt đầu xuất hiện những bọt khí, túi khí, các bọt khí này chuyển động lên trên bềmặt lớp sôi và vỡ ra làm cho chiều cao lớp sôi dao động, khi vận tốc dòng khí đạt đếnlúc đó lớp liệu có độ rỗng lớn nhất, các hạt liệu treo lơ lửng trong buồng đốt, khônglắng xuống cũng như không bị bay ra khỏi buồng lửa

Tiếp tục tăng vận tốc dòng khí cho đến khi vượt vận tốc cuốn theo thì kết thúctrạng thái sôi, lớp liệu sẽ có các hạt liệu bị lôi cuốn theo dòng không khí bay ra khỏibuồng đốt Do đó để tạo lớp sôi, ta phải duy trì tốc độ dòng khí từ đến

Hình 3.2 Quan hệ giữa tốc độ dòng, chiều cao lớp nhiên liệu và trở lực lớp liệu

3.5.3 Vật liệu sử dụng trong lò tầng sôi

Trong kỹ thuật tầng sôi, trong quá trình đốt nguyên liệu thì ta thường cho vàobuồng lửa các vật liệu nhằm để nâng cao nhiệt độ các thành phần cháy từ nhiệt độ thấplên đến nhiệt độ phản ứng Vì vậy vật liệu sử dụng cần đảm bảo các tính chất sau:

- Nhiệt dung riêng lớn (Vật liệu phải chịu được nhiệt độ cao )

- Khối lượng riêng nhỏ (giảm trở lực khi quạt thổi vào buồng lửa)

- Độ nhẵn bề mặt cao (Dễ tạo tầng sôi )

- Giá thành thấp, dễ kiếm

Để đảm bảo các yêu cầu trên, người ta thường chọn các thạch anh làm vật liệu

3.5.4 Quá trình cháy trong buồng lửa tầng sôi

- Quá trình cháy nhiên liệu trong lò đốt tầng sôi được xem như quá trình cháytrên ghi và cháy trong buồng lửa phun Nó lợi dụng những ưu điểm đồng thời khắcphục những nhược điểm của hai phương pháp đốt trên

- Thông thường, kích thước của hạt than trong buồng lửa tầng sôi nhỏ hơn 7 mmtuỳ thuộc vào từng loại than cụ thể, mà kích thước của hạt than có thể lớn tới 32 mmhoặc chỉ bằng 3 mm Tầng sôi được duy trì ở nhiệt độ 850 - 9000C

- Khi nhiên liệu được đưa vào trong buồng lửa, được gia nhiệt một cách nhanhchóng và sau đó bốc cháy, rồi cháy, thường nhiên liệu được đốt với lượng không khíthừa khoảng 20 % Vì thời gian lưu lại của các hạt nhiên liệu lớn và quá trình truyềnchất có cường độ cao nên nhiên liệu được cháy một cách có hiệu quả trong buồng lửatầng sôi ở nhiệt độ thấp hơn so với phương pháp đốt khác

- Những hạt nhiên liệu được lưu lại trong lớp cho đến khi nó được khói mang đitheo hay được khói tháo ra ngoài buồng Khi hạt nhiên liệu cháy, kích thước của nó đạtđến giá trị mà ở đó lực do dòng khí tạo ra lớn hơn khối lượng của hạt thì hạt bị mang

ra ngoài Vì vậy, thời gian lưu lại của hạt được xác định bởi kích thước ban đầu của hạtnhiên liệu và bởi mức độ giảm kích thước hạt do cháy và ma sát.

- Trong tầng sôi bọt, quá trình cháy xảy ra hầu hết ở trong lớp vì vận tốc dòngkhí thấp và kích thước hạt nhiên liệu cấp vào thô Thời gian lưu lại của những hạtnhiên liệu mạnh trong lớp tương đương với thời gian lưu lại của khí này khi cháy Trong buồng đốt tầng sôi tái tuần hoàn thì thời gian này tăng lên bằng cách thuhồi tro bay và cho các hạt này tái tuần hoàn về buồng đốt (về lớp nhiên liệu đang cháy)

do vận tốc tạo sôi lớn nên có nhiều hạt nhiên liệu bị thổi bay ra ngoài tầng sôi hơn sovới buồng lửa sôi bọt Sau đó những hạt này được gom lại bởi các thiết bị lọc và chotái tuần hoàn vào buồng lửa Thời gian lưu lại của các hạt trong buồng lửa theo hiệuquả thu hồi của thiết bị lọc và tốc độ của những hạt rắn Do có sự tái tuần hoàn mà thờigian lưu lại của hạt lớn hơn nhiều lần so với thời gian lưu lại của dòng khí

Hình 3.3: Quan hệ giữa áp suất và vận tốc của dòng khí

Hình 3.4 Quan hệ giữa các buồng lửa

3.5.5 Những ưu điểm và nhược điểm của công nghệ lò hơi tầng sôi

a) Sử dụng nhiên liệu một cách linh hoạt

Một lò tầng sôi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu, tổn thất nhiệt ít hơn cácloại lò đốt khác Nên nó cho phép các nhà máy điện đa dạng hóa việc thu mua nhiềunguồn nhiên liệu khác nhau, xóa bỏ việc phụ thuộc vào một nguồn nhiên liệu nào đó Đặc điểm sử dụng linh hoạt nhiên liệu của lò tầng sôi giúp ngăn ngừa nhữngthiệt hại có thể có cho nhà máy do nguồn cung cấp nhiên liệu không ổn định trongtương lai.

Khối lượng các hạt cháy được chỉ chiếm tỷ lệ 1/3 so với tổng khối lượng lớp vậtchất trong buồng đốt của một lò tầng sôi thông thường Lượng vật chất còn lại lànhững hạt không cháy được như tro, cát, chất hấp thụ Điều kiện khí động đặc biệttrong lò tầng sôi tạo nên một hỗn hợp hoà trộn rất tốt giữa chất khí-chất rắn, chất rắn-chất rắn với nhau Những phân tử nhiên liệu được cấp vào buồng đốt sẽ phân tánnhanh chóng vào trong một khối lượng lớn những hạt vật chất của lớp sôi và được lớpnày đốt nóng lên trên đến nhiệt độ bắt lửa Do nhiệt dung của các hạt không cháy lớnhơn so với các hạt nhiên liệu, do đó dù gia nhiệt cho nhiên liệu kém phẩm chất thìnhiệt độ của lớp hạt này không thay đổi nhiều Chính đặc điểm này của lò tầng sôi mà

nó có thể đốt bất kỳ loại nhiên liệu nào mà không cần có một nguồn nhiệt bổ sung vàcung cấp nhiệt trị cao để làm nóng không khí và gia nhiệt cho nhiên liệu đến nhiệt độbốc cháy

b) Giảm thiểu lượng khí phát thải SO2:

Không giống như các loại lò đốt nhiên liệu khác, quá trình cháy và thải nhiênliệu trong lò tầng sôi diễn ra liên tục Đặc điểm này cùng với khả năng hòa trộn tốt cáchạt vật chất trong lớp sôi giúp buồng đốt duy trì một nhiệt độ ổn định đồng nhất trongtoàn bộ Kết quả là nhiệt độ ổn định (800÷900)0C Khoảng nhiệt độ này thích hợp chophản ứng hóa học hấp thụ khí SO2 bởi đá vôi (CaCO3)

cháy không hoàn toàn hoặc do phải bổ sung thêm ở những vùng có quy định chặt chẽgiới hạn lượng NOX cho phép thải ra ngoài không khí, người ta có thể đặt thêm bộ thukhí NOX bằng dung dịch amoniac ở phần đuôi lò trong Xyclon ( theo Chenlian

&Hyvrinen, 1995)

d) Vận hành dễ dàng:

Lò hơi tầng sôi có những điều kiện vận hành rất thuận lợi và dễ dàng

- Không có ngọn lửa: Đối với lò hơi có bộ đốt như lò hơi đốt than, đốt dầu, đốtkhí, nhất thiết phải có một hệ thống thiết bị tinh vi giám sát ngọn lửa Nếu vì một lý donào đó mà ngọn lửa bị tắt trong giây lát, buồng đốt khi làm việc trở lại phải qua mộtchu trình khởi động lại lò rất phức tạp Khi ngừng cung cấp nhiên liệu trong một thờigian ngắn có thể khiến cả hệ thống ngừng làm việc và tác động nhiều đến hệ Tuabin-máy phát điện phía sau Trong lò tầng sôi thì không có ngọn lửa, mà thay vào đó làmột lượng lớn các hạt trơ nóng Nên cả khi nhiên liệu ngừng cung cấp vào, nhiệt độcủa buồng đốt không giảm và nhiệt độ hơi cũng không thay đổi Nếu nhiên liệu đượccấp lại trong vài phút sau đó thì không cần ngừng lò

- Thời gian khởi động lò ngắn: Một số lò công nghiệp làm việc hai ca cần phảiđốt lò trong khoảng 8 tiếng Lò tầng sôi có thời gian khởi động lò ngắn hơn và đơngiản hơn Buồng đốt tầng sôi trong tình trạng nghỉ làm việc thì tổn thất nhiệt ít Ngay

cả khi sau vài giờ đồng hồ tạm nghỉ, lớp hạt rắn vẫn còn đủ nhiệt lượng cho lần đốt lòsau Cho nên khi cho nhiên liệu vào lò, nó bốc cháy ngay và lò đi vào hoạt động lại saumột thời gian ngắn

- Giảm hiện tượng ăn mòn: Tro sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu ở lò tầng sôi

ở dạng xốp, không bị chảy loãng do nhiệt độ của lò thấp (800÷9000C) Điều này làmhạn chế hiện tượng ăn mòn kim loại ống ở bề mặt đối lưu (đuôi lò), hay ăn mòn cánhcủa quạt gió ở đuôi lò

- Sự chuẩn bị nhiên liệu đơn giản: Than cho lò tầng sôi thường chiếm 70% hạtthan và có kích thước dưới 6000m (6mm), trong khi đó đối với lò hơi đốt than phải

có 70% hạt than kích cỡ dưới 75m Do đó lò đốt than phun cần phải có hệ thống máynghiền than và phun bụi than Thiết bị phun bụi than không những đắt tiền mà cònphức tạp và cần bảo trì kiểm tra thường xuyên Đa số các nguyên nhân khiến lò ngừnglàm việc là do hoạt động của hệ thống nghiền than không tốt Ngược lại với lò tầng sôithì không cần một hệ thống nghiền than như vậy, do đó giai đoạn chuẩn bị nhiên liệuđơn giản và không phức tạp như đối với lò hơi vòi phun đốt than

Với lò tầng sôi thì chúng có những nhược điểm sau:

a) Cần quạt có công suất lớn:

Lò tầng sôi cần trang bị quạt ly tâm có công suất lớn do, do không khí cấp vào

lò phải thắng được trở lực của bộ phân phối gió và trở lực của khối lượng của lớp vật

liệu rắn trong buồng đốt Đầu tư cho điện năng tiêu thụ tăng, song bù lại không cầntrang bị thiết bị phun nhiên liệu.

b) Tổn thất nhiệt ra môi trường nhiều hơn:

Xyclon, hệ thống hồi, bộ trao đổi nhiệt ngoài làm tăng thêm nhiều thiết bị cho

lò CFB Một vài bề mặt các thiết bị không được làm mát Do đó tổn thất nhiệt do đốilưu và bức xạ từ các bề mặt của lò CFB nhiều hơn so với lò BFB và lò PC

c) Hiệu suất cháy thấp:

Hiệu suất cháy của một lò PC thường cao hơn so với lò CFB, do nhiệt độ cháycao hơn, kích cỡ hạt mịn hơn và tồn tại lâu hơn trong buồng lửa Tuy nhiên lò PC sửdụng không khí liên tục và hệ số không khí thừa thấp để khống chế lượng NOX khiếnnhiên liệu cháy không hoàn toàn trong buồng lửa

3.5.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy động của lớp sôi

Với vận tốc dòng không khí đạt tới giá trị tới hạn s thì các hạt nhiên liệu trongbuồng đốt sẽ ở trạng thái giả sôi, thì độ rỗng của lớp nhiên liệu phải được tăng lên vàđược xác định theo công thức sau:

 = ( )0,21 = [ trang 148, 3]

Trong đó : s- khối lượng riêng của hạt ở trạng thái sôi [kg/m3]

h- khối lượng riêng của từng hạt nhiên liệu [kg/m3]

Ar- tiêu chuẩn Acsimet đặc trưng cho lực nâng vật liệu

Trong đó: - đường kính hạt vật liệu [mm]

- trọng lượng riêng của hạt vật liệu [kg/m3]

- trọng lượng riêng của không khí [kg/m3]

- độ nhớt động học của không khí [m2/s]

- gia tốc trọng trường [m/s2]

Tuỳ theo mức tăng của độ rỗng mà chiều cao lớp sôi sẽ tăng lên

Từ nguyên lý làm việc chúng ta thấy rằng nguyên lý cơ bản của thiết bị là tốc

độ dòng khí thổi vào lò ω đủ lớn để đẩy vật liệu đi lên Ta có điều kiện:

Trong đó: - tốc độ cân bằng tạo lớp sôi [m/s]

Tốc độ cân bằng là tốc độ dòng khí thổi từ dưới lên sao cho giữ hạt đứng yên

lơ lững trong không gian Nó phụ thuộc vào đường kính hạt vật liệu, khối lượng riêngcủa hạt vật liệu, khối lượng riêng của không khí Được xác định theo phương trình cânbằng giữa lực trọng trường tác dụng lên hạt vật liệu và lực nâng do dòng không khíthổi lên:

Xác định tốc độ cân bằng theo (*) là rất khó khăn vì hệ số trợ lực ξ phụ thuộcvào Trong thực tế tốc độ cân bằng xác định theo phương pháp đồng dạng theo cácphương trình tiêu chuẩn:

+ Ar - Tiêu chuẩn Acsimet

+ Fe - Tiêu chuẩn Fedơrôp

+ Re - Tiêu chuẩn Reynolds (đặc trưng cho chế độ chuyển động của không khí)

Phương trình sử dụng trong phạm vi Fe = 40 ÷ 200 [trang 149, TL3]

Tốc độ cân bằng tạo lớp sôi:

- Khi Re < 0,2 thì tốc độ cân bằng có thể xác định theo phương pháp Stoke:

- Khi Re > 1000 có thể tính gần đúng:

Khi tốc độ dòng không khí đạt vận tốc tối thiểu thì các hạt rắn trong pha khí sẽ

lơ lửng và chuyển động hỗn loạn, độ rỗng của các lớp hạt tăng lên tương ứng với sựtăng của tốc độ dùng khí tốc độ dòng khí càng lớn thì khả năng chuyển động hỗn loạncàng cao làm tăng cường quá trình cháy Trạng thái này được duy trì từ tốc độ sôi tốithiểu đến tốc độ lôi cuốn Trong thực tế người ta chọn tốc độ làm việc  = (2÷3)s Tốc độ lôi cuốn được xác định bởi công thức:

Trong đó:

Tốc độ làm việc tối ưu là tốc độ mà ở đó chế độ sôi là ổn định, khi đó chiều caocủa lớp nhiên liệu nói chung và chiều cao lớp sôi nói riêng là không đổi Do đó về

nguyên tắc tốc độ ổn định phải thoả mãn điều kiện lớn hơn tốc độ giới hạn dưới và nhỏhơn tốc độ lôi cuốn (giới hạn trên).

Trong đó: - hệ số nở của lớp hạt trên ghi ở trang thái cố định

- là hệ số nở của lớp hạt ở trạng thái sôi

g - gia tốc trọng trường

h - chiều cao của lớp hạt trên ghi ở trạng thái tĩnh

h0 - chiều cao lớp sôi

Ngoài ra trở lực của lớp sôi còn có thể xác định tương đối chính xác theophương trình của Feđơrôp như sau:

[Trang 149, 3]

Trong đó: G - khối lượng vật liệu trên ghi [kg]

Fp - diện tích ghi [m2]

Với kích thước của hạt liệu đồng đều thì độ giảm áp suất Δp dọc theo thân lòhơi được xác định bởi công thức Ergun:

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI

CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU

Nguồn nhiên liệu sử dụng trong lò đốt tầng sôi đang thiết kế là trấu, có thành phần và đặc tính như sau:

Bảng 4.1: Thành phần nhiên liệu rắn:

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Q = 14235,12 kJ/kg

Năng suất sinh hơi của lò: D = 8 T/h

Áp suất hơi: P = 3 bar

Khối lượng riêng:  = 100 kg/m3

Hệ số không khí thừa trong buồng lửa:  = 1,25