Đồ án thiết kế tính toán chế tạo lò hơi của sinh viên Nguyễn Đình Luyện 16N1

Bộ quá nhiệt đối lưu được chia thành 2 cấp để tạo điều kiện làm đồng đều trở lực và nhiệt độ giữa các ống xoắn, bên cạnh đó độ gia nhiệt giữa các cấp không lớn lắm và các cấp nhiệt độ [r]

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong

sự phát triển kinh tế của mỗi nước Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước khác trên thế giới, lượng điện năng do nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm tỷ lệ chủ yếu trong tổng lượng điện năng toàn quốc

Trong quá trình sản xuất điện năng, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên có nhiệm

vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi Nó là một thiết bị không thể thiếu được trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi cũng được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác

Trong lĩnh vực công nghiệp, lò hơi được dùng để sản xuất hơi nước Hơi nước dùng làm chất tải nhiệt trung gian trong các thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho sản

phẩm

Nhằm ôn lại kiến thức đã học về lò hơi ở học kỳ trước và để bước đầu làm quen với việc thiết kế lò hơi, trong học kỳ này em được nhận nhiệm vụ thiết kế lò hơi có sản lượng hơi 125 T/h Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng cùng với việc nghiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành được bản thiết kế

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI

1 Sản lượng hơi định mức: D = 125 t/h

2 Áp suất ở đầu ra của hơi của bộ quá nhiệt: pqn = 6.4Mpa = 64 bar

3.Nhiệt độ của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: tqn = 445oC

4.Nhiệt độ nước cấp: tnc = 180oC

5.Nhiên liệu có thành phần như sau:

6.Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu: Qtlv = 28,99 MJ/kg =28990 kJ/kg

7.t1 =1100 oC

Chọn các thông số như sau:

8.Nhiệt độ không khí lạnh: tkkl = 30oC (bằng nhiệt độ môi trường)

9.Nhiệt độ không khí nóng: tkkn = 350oC (trang 15, tài liệu 1)

10.Nhiệt độ khói thải: kht = 120oC

-

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI

1.1 Chọn sơ bộ dạng lò hơi:

1.1.1 Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa

Dựa vào công suất của lò hơi là 125 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn (than gầy) nên chọn lò hơi buồng lửa phun

Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ π vì đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói điều đặt

ở vị trí thấpnhất

Vậy ta sử dụng phương pháp thải xỉ lỏng do nhiên liệu đốt là than gầy có hàm lượng chất bốc thấp (Vch=12%) 9[1]

1.1.2 Dạng cấu trúc của pheston

Cấu tạo của pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau của buồng lửa vì các ống của cụm pheston chính là các ống của dàn ống tường sau buồng lửa

Chiều cao của pheston tức cửa ra buồng lửa phụ thuộc vào kích thước đường khói

đi vào bộ quá nhiệt

Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xác định cụ thể cấu tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó

Vì nó nằm ở đầu ra buồng lửa có nhiệt độ cao ta sẽ đặt các ống xa để tránh đóng xỉ,

mồ hóng… Để cho khói đi qua và lưu thông dễ dàng, tránh đóng xỉ và mài mòn ống ta chia cụm pheston thành 3-5 dãy ống Ở đây ta chia thành 4 dãy ống

1.1.3 Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt

Chọn bố trí bộ quá nhiệt đối lưu

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Đối với lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 510 ℃ trở xuống thì bộ quá nhiệt thường được đặt ở vùng khói có t < 1050 ℃, thường là đặt ở đoạn khói nằm ở đoạn đường khói nằm ngay sau cụm pheston Ở đây trao đổi nhiệt giữa khói và cụm ống chủ yếu

là trao đổi nhiệt đối lưu nên được gọi là bộ quá nhiệt đối lưu Các dàn được đặt cách nhau 0,7 – 0,9m để khói dễ dàng lưu thông qua đồng thời tránh khả năng tạo nên cầu xỉ giữa các ống Thiết kế bố quá nhiệt đặt đứng

Ở lò hơi này 𝑡𝑞𝑛 = 445 ℃ < 510 ℃ nên ta sử dụng bộ quá nhiệt đối lưu

Bộ quá nhiệt đối lưu được chia thành 2 cấp để tạo điều kiện làm đồng đều trở lực

và nhiệt độ giữa các ống xoắn, bên cạnh đó độ gia nhiệt giữa các cấp không lớn lắm

và các cấp nhiệt độ hơi trung bình khác nhau nên mỗi cấp được chế tạo bởi các loại vật liệu phù hợp với nhiệt độ làm việc của nó do đó tiết kiệm được vật liệu đắt tiền

1.1.4 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí

Việc bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí có liên quan chặt chẽ với nhau Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy sẽ quyết định việc bố trí bộ sấy thành một hay hai cấp và do đó bộ hâm nước cũng sẽ được bố trí cho phù hợp

Nhiệt độ không khí nóng cấp cho lò được chọn dựa vào loại nhiên liệu đốt và loại buồng lửa Nhiệt độ không khí nóng càng cao thì nhiên liệu càng dễ cháy và dễ cháy kiệt nhiên liệu nhưng kim loại chế tạo càng phải tốt và bề mặt nhận nhiệt càng lớn

do đó giá thành càng cao Nhiệt độ không khí nóng được chọn theo mục 1.3.3, tkkn =

3500C

Nhiệt độ không khí nóng cao, bề mặt nhận nhiệt lớn, cần phải đặt một phần daaufra của bộ sấy không khí trong vùng có nhiệt độ khói cao => phân bộ sấy không khí thành 2 cấp, khi đó bộ hâm nước có thể làm một cấp bố trí giữa 2 cấp bộ sấy không khí Tuy nhiên như vậy thì bộ sấy không khí cấp 2 nằm ngay sau bộ quá nhiệt, vùng

có nhiệt độ khói quá cao nên sẽ chóng hỏng

Để bảo vệ bộ sấy không khí cấp 2, ta chia bộ hâm nước thành 2 cấp và bộ sấy không khí cấp 2 được đặt giữa 2 cấp của bộ hâm nước

1.1.5 Đáy buồng lửa

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Đối với buồng lửa đối bột thải xỉ lỏng thì đáy buồng lửa có dạng đáy bằng, hơi nghiêng ,lỗ thải xỉ đặt giữa hoặc bên cạnh

1.2 Nhiệt độ khói và không khí

1.2.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò (θ th )

Là nhiệt độ khói ra khỏi BSKK tra bảng 1.1 [I] với nhiên liệu rẻ tiền, chọn θth =

120oC nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao hơn vần hoạt động tốt

1.2.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (θ” th )

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa θ’’bl được chọn theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng của tro Đối với than gầy, nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa phải nhỏ hơn t1 – (50 ⁓ 1000C)

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

không khí thừa được tính theo bảng 3 (Đặc tính tính toán buồng lửa thải xỉ khô

có D từ 75 T/h), tài liệu 1, phụ lục 2, trang 176

Chọn buồng lửa thải xỉ lỏng với nhiên liệu là than gầy

=> Hệ số không khí thừa đầu ra buồng lửa α’’ = 1,25

Lượng không khí lọt vào trong khói được xác định theo bảng 2.1[1]

Hệ số không khí thừa từng nơi trong buồng lửa được xác định bằng cách cộng hệ

số không khí thừa của buồng lửa với hệ số không khí lọt vào các bộ phận đang khảo sát, được tính như sau: ’' = ’ + ∆ 

Ta có bảng hệ số không khí thừa:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

STT Tên bề mặt đốt Hệ số không khí thừa

Đầu vào ’ Đầu ra ”

0: lượng không khí lọt vào buồng lửa

n: lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than

Với ab = 0,95 là tỉ lệ tro bay theo khói, theo bảng 3 trang 176 tài liệu 1

1.1 2.3.Tính entanpi của không khí và khói

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

Io kk = V 0 kk(Cp)kk ,[kJ/kg]

trong đó: V0 kk – thể tích không khí lý thuyết, [m 3 tc/kg]

Cp – nhiệt dung riêng của không khí, [kJ/m3tcK]

Cp = 1,2866 + 0,0001201.t

 - nhiệt độ của các chất khí [0C]

Entanpi của khói lý thuyết được tính:

I0k = VRO2(C)RO2 + V0N2(C)N2 + V0H2O(C)H2O, [kJ/kg]

Trong đó C là nhiệt dung riêng [kJ/kgđộ]

Entanpi của tro bay:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI

3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò

Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn hoặc tính cho 1 m3 tc nhiên liệu khí

Gọi Qđv là lượng nhiệt đưa vào lò và được tính theo công thức sau:

Qđv = Qtlv + Qnkk + Qnl + Qph + Qđ ,[kJ/kg]

Với: Qt lv – nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu,kJ/kg

Qnl – nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào lò, kJ/kg.Qnl rất bé nên ta bỏ qua

Qnkk – nhiệt do không khí mang vào, chỉ tính khi không khí được sấy nóng trước bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò.Ở đây không khí được sấy bằng khói lò

Với : Q1 – lượng nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi, kJ/kg

Q2 – tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi , kJ/kg

Q3 – lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học, kJ/kg Q4 – lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, kJ/kg

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Q5 – lượng nhiệt tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh lò hơi, kJ/kg

Q6 – lượng nhiệt tổn thất do xỉ mang ra ngoài, kJ/kg

3.2 Nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi Q 1 kJ/kg

i i D



Trong đó: D qn : sản lượng hơi quá nhiệt kg/h

i qn : là entanpi của hơi quá nhiệt, kJ/kg

i nc : là entanpi của nước đi vào bộ hâm nước , kJ/kg

B: lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ, kg/h

3.3 Các tổn thất nhiệt của lò hơi

3.3.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học q3 [%]:

q3 = QđvQ3 100, %

q3 được chọn theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệu dùng và kết cấu buồng lửa (nhiên liệu dùng là than gầy, buồng lửa phun thải xỉ khô), theo bảng

3, trang 176 tài liệu 1, ta có q3=0 %

3.3.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q4 [%]:

q4 được chọn theo tiêu chuẩn tính nhiệt, nó phụ thuộc vào loại nhiên liệu và phương pháp đốt, theo bảng 3 trang176 tài liệu 1, ta có q4 = 3%

 Q4 = q4.Qđv/100 = 3.28990/100 = 869,7 kJ/kg

3.3.3 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi q2 [%]:

Tổn thất nhiệt này phụ thuộc vào nhiệt độ khói thải đã chọn θth và hệ số không khí thừa αth, được xác định theo công thức:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Ith=Vth.(C)th , kJ/kg Vth - thể tích khói thải ra khỏi lò

Cth – nhiệt dung riêng của khói ứng với nhiệt độ khói thải

I0 kkl – entanpy của không khí lạnh ở nhiệt độ tkkl = 30 0C và α = 1:

I0 kkl = Ckk tkkl V 0 kk , kJ/kg Nhiệt độ khói thải chọn ban đầu tra bảng 2.4 entanpi của sản phẩm cháy, ta có Ith = 2831,896 kJ/kg, với αth = 1,41

Theo tài liệu 1 trang 19-20 ta tính được nhiệt dung riêng của không khí lạnh ở

3.3.4 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh lò hơi q5 [%]:

Tổn thất nhiệt q5 được xác định theo toán đồ thực nghiệm:

q5 được xác định theo hình 3.1 trang 32 tài liệu 1 với sản lượng lò là D=125T/h→ q5 = 0,575%

 Q5 = q5.Qđv/100 = 0,575.28990/100 = 166,69 kJ/kg

3.3.5 Tổn thất nhiệt vật lý của xỉ thải ra ở đáy buồng lửa q6 [%]:

Tổn thất nhiệt q6 được tính khi Alv > 2,5Qtlv

Ta có Alv < 2,5.28,99 = 72,475 MJ/kg => q6 = 0

3.4 Nhiệt lượng sử dụng hữu ích trong thiết bị lò hơi:

Nhiệt lượng sử dụng hữu ích trong thiết bị lò hơi trong trường hợp tổng quát được xác định từ biểu thức sau:

Qhi =Dqn.(iqn-inc) kJ/kg Trong đó : Dqn – sản lượng hơi quá nhiệt

iqn – entanpi hơi quá nhiệt, kJ/kg Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt với tqn = 4450C, Pqn = 6,4 Mpa = 64bar

 iqn = 3280,532 kJ/kg

inc – entanpi nước cấp tnc = 1800C, tra bảng nước và hơi bão hòa theo nhiệt độ → inc = 1037,5 kJ/kg

→ Qhi = Dqn.(iqn-inc) = 215.1000.(3560,64 – 1037,5) = 542475100 kJ/h

3.5 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu:

3.5.1 Hiệu suất nhiệt lò hơi:

Hiệu suất nhiệt của lò hơi được tính theo công thức :

ηlò = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6) = 100 – (8,16 + 0 + 3 + 0,575 + 0) = 88,265%

3.5.2 Lượng nhiên liệu tiêu hao của lò hơi:

3.5.2.1 Lượng nhiên liệu tiêu hao thực tế của lò hơi:

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa

Nhiệm vụ tính nhiệt của buồng lửa là xác định lượng nhiệt hấp thụ trong buồng lửa, diện tích bề mặt các dàn ống hấp thụ nhiệt bằng bức xạ và thể tích buồng lửa đảm bảo làm giảm được nhiệt độ của sản phẩm cháy đến giá trị quy định

4.1.1 Thể tích buồng lửa V bl [m 3 ]

Thể tích buồng lửa được giới hạn bởi mặt phẳng đi qua trục của ống sinh hơi

Thiết kế buồng lửa phải đảm bảo sao cho quá trình cháy diễn ra tốt và cháy kiệt nhiên liệu với hệ số không kí thừa nhỏ nhất

Khi bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong buồng lửa quá bé thì nhiệt khói thải ra khỏi buồng lửa sẽ lớn Nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của tro thì tro

sẻ chảy lỏng và bám lại trên các ống trao đổi nhiệt

Khi kích thước của buồng lửa lớn thì chi phí xây dựng lớn do phải tăng chi phí cho bảo ôn, khung lò ,ống trao đổi nhiệt.Vì vậy để giảm giá thành của buồng lửa thì phải giảm thể tích của buồng lửa tới mức tối thiểu tức là phải chọn qv ở mức cho phép Nhưng nếu qv quá lớn thì q3 và q4 sẽ tăng dần lên.Vì vậy khi chọn qv phải dựa vào chỉ tiêu kinh tế và phải đảm bảo đúng kỹ thuật

Xác định thể tích buồng lửa thì trước hết ta phải xác định nhiệt thế thể tích của buồng lửa

3 / ,kw m V

Q B q

bl

lv t tt v

v

lv t tt bl



Trong đó : Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao kg/s

Qtlv : nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu

Trong đó nhiệt thế thể tích của buồng lửa được chọn theo dạng buồng lửa, ở đây buồng lửa đốt than nên chọn qv =140 kw/m3

Vậy:

140

2899015

,6

,

6 

= 42,86 m2

4.1.3 Xác định kích thước buồng lửa

4.1.3.1 Chiều sâu buồng lửa b:

Chọn bố trí vòi phun nhiều tầng, chiều sâu buồng lửa phụ thuộc vào số tầng vòi phun

b = (6 ÷ 7)Dvφt Trong đó: Dv – đường kính lỗ đặt vòi phun trên tường buồng lửa,mm;

φt – hệ số hiệu chỉnh cho số tầng vòi phun

Theo tài liệu 1 trang 42, Dv = 850mm, φt = 1,3

Suy ra: b = 7.850.1,3 = 7735 mm = 7,7 m ≈ 8 m

l 1

l 3

4.1.3.2 Chiều rộng của buồng lửa a:

Chiều rộng buồng lửa được tính theo công thức: a = fblb = 42,86/8= 5,35 m

Vậy chọn chiều sâu và chiều rộng là : 5,5m x 8m

4.1.3.3 Xác định chiều cao buồng lửa:

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

Chiều dài ngọn lửa tối thiểu:

4.1.4 Cách bố trí vòi phun trên tường buồng lửa

Công suất mỗi vòi phun có thể dao động trong khoảng 1,0÷2,5 t/h, mà lượng nhiên liệu tiêu thụ tính được là : Bt = 22,127 tấn/h nên ta chọn số vòi phun là 10 vòi phun tròn, với công suất mỗi vòi phun 2,2 t/h và đặt ở mỗi tường trước 5

cái,bố trí thành 2 dãy

4.1.5 Tính thể tích buồng lửa

dạng chữ π thì lấy bằng hoặc nhỏ hơn một ít so với chiều sâu buồng lửa (b = 8):

lv

tt t v

m q

28990 15

, 6

m V

Q B

bl

lv t tt

tt

Thể tích vùng trên cùng của buồng lửa:

Vvt = a x b’’x hm = 5,5 x (0,65x9)x 9,6 = 308,88 m3 Với b’’ chiều sâu vùng trên buồng lửa đã trừ phần nhô vào của các mành ống (mành ống một dãy đặt sâu vào buồng lửa một khoảng bằng (0,2÷ 0,3)b )

Thể tích phần lăng trụ của buồng lửa:

Vltr = Vbltt - Vpl- Vvt = 1358 - 0 -308,88 = 1049 m 3Chiều cao phần lăng trụ của buồng lửa được xác định theo thể tích và tiết diện ngang của lăng trụ:

𝑓𝑏𝑙 = 𝑉𝑙𝑡𝑟

𝑎×𝑏 = 1049

5,5×9 ≈ 21,2 m Tổng diện tích các tường buồng lửa(không có dàn ống đặt trong giữa buồng lửa để nhận nhiệt cả hai phía của ống):

𝐹𝑣𝑡𝑡 ≈ 7 × √(𝑉3 𝑏𝑙𝑡𝑡)2 = 7 × √10493 2 = 722,7 𝑚2

4.1.6 Phần dưới của buồng lửa:

Vì là buồng lửa thải xỉ khô nên phần dưới của buồng lửa được làm dưới dạng phễu tro lạnh Phễu tro lạnh được tạo ra bởi các dàn ống tường trước và tường sau nghiêng vào trong với góc nghiêng 350 so với phương thẳng đứng nhằm bảo đảm cho xỉ dễ trôi theo vách nghiêng xuống dưới

Lỗ thu xỉ ở phần dưới của phễu tro lạnh có kích thước a x b*

Trong đó: a - chiều rộng buồng lửa

b* - cạnh ngắn của lỗ hình chữ nhật, được chọn theo tài liệu 1 trang

48 là b* = 1 m

=> a x b* = 5,5 x 1 m2

4.2 Các đặc tính nhiệt của buồng lửa

4.2.1 Diện tích bề mặt các tường buồng lửa

Ta chia buồng lửa theo chiều cao thành 3 vùng: vùng phễu tro lạnh, vùng có hình dạng lăng trụ: từ miệng phễu tro lạnh đến các mành ống nhô vào buồng lửa, vùng trên cùng bằng chiều cao của các mành ống nhô vào và phần tiết diện ngang nhỏ lại

Thể tích nửa trên của phễu tro lạnh được xác định: Vpl = (b + b + b'2 )hpl4 a, m3

Trong đó: hpl là chiều cao phễu tro lạnh được tính:

hpl = 0,5.(b – b’)tgα, m

Với b’ là cạnh ngắn của lỗ thu xỉ hình chữ nhật, b’ = b* = 1m

α là góc nghiêng của tường phễu tro lạnh hợp với phương ngang

hbltt = 0,5hpl + hltr + hvt = 0,5.5 + 21,2 + 9,6 = 33,3 m (tính từ nữa phễu tro lạnh đến hết chiều cao cụm pheston)

Chiều dài tính toán của mặt nghiêng của các dàn ống nghiêng là

4.2.2 Các đặc tính nhiệt của buồng lửa:

Sự truyền nhiệt của các dàn ống sinh hơi đặt trong buồng lửa chủ yếu là do bức xạ của tâm ngọn lửa có nhiệt độ cao, các hạt tro nóng, khí ba nguyên tử choáng dầy buồng lửa

Nhiệt lượng sinh ra hữu ích trong buồng lửa là (tính cho 1kg nhiên liệu rắn):

Qbl = Qtrlv100 - q3 - q4 - q6100 - q4 + Qkkn – Qkkng + rIkttn , kI/kg

Trong đó :

Qtrlv = Qtlv – nhiệt trị thấp của nhiên liệu làm việc;

Qkkn – nhiệt lượng do không khí mang vào buồng lửa

 Qbl = 28990 + 3573,76 = 30683,76 kJ/kg

Nhiệt độ cháy đoạn nhiệt (nhiệt độ cháy lý thuyết) θa được xác định theo Qbl = Ik

từ bảng 2.3 nội suy ta có: θa=1942,50C

Entanpi của khói ở đầu ra buồng lửa.(” bl = 1050 0C) Theo bảng 2.3 được giá trị như sau: I”bl = 15065,63 kJ/kg

Nhiệt lượng hấp thu riêng trong buồng lửa: Qbx = φ(Qbl – I’’bl)

Với φ là hệ số giữ nhiệt, kể đến phần nhiệt lượng của khói được bề mặt đốt hấp thu:

φ = 1 - ηlò + q5q5 = 1 - = 0,994

 Qbx = 0,994(30683,76 – 15065,63) = 15524,42 kJ/kg

4.3 Tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa một buồng:

4.3.1 Diện tích bề mặt các tường buồng lửa:

F =

Trong đó:

Ta và Tbl’’ là nhiệt độ cháy đoạn nhiệt và nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa, K; abl là độ đen của môi trường buồng lửa;

ψ là hệ số hiệu quả nhiêt của dàn ống sinh hơi;

M là hệ số kể đến vị trí tương đối của tâm ngọn lửa theo chiều cao của buồng lửa,

abl – độ đen buồng lửa phụ thuộc vào độ đen ngọn lửa

abl = anl + (1 - anl)ψtbanl

Độ đen của ngọn lửa xác định theo công thức sau :

anl = 1 – e-ksp

Trong đó :

p là áp suất của khói trong buồng lửa, p = 0,1MPa

k là hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường buồng lửa

Trong đó: Vbl là thể tích buồng lửa, m3

Fv là bề mặt các tường buồng lửa, m2

Diện tích các tường được tính từ ½ chiều cao phễu tro lạnh trở lên:

Diện tích tường trước:

Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt tro bay

ktrµtr = 430ρkµtr

3Tbl''2.dtr2 , 1/m.MPa

ρk là khối lượng riêng của khói ρk =1,3 kg/m3

dtr là đường kính trung bình của các hạt tro xác định theo bảng 4.9 trang 64 tài liệu

1, dtr = 13µm

µtr là nồng độ không thứ nguyên của tro trong khói (đã tính ở chương 2)

 ktrµtr = = 12,9

Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt cốc đang cháy

kC là hệ số làm yếu bức xạ của các hạt cốc, thường kC = 1

x1, x2 là hệ số kể đến ảnh hưởng của nồng độ các hạt cốc có trong ngọn lửa

x1 =1 (khi đốt nhiên liệu than gầy) theo trang 65 tài liệu 1

x2 =0,1 (khi đốt theo kiểu phun)

Suy ra k = 0,55 + 12,9 +1.1.0,1 = 13,55

 độ đen của ngọn lửa anl=1 – e-kps = 1 – e-13,55.0,1.9,2 = 1

Chiều cao của buồng lửa: hbl = Vbl

fbl = 1273,5/42,86 = 29,7 m

4.3.3 Hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống sinh hơi:

Bước ống của dàn ống sinh hơi ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá trình cháy ổn định

Lò sản xuất hơi có áp suất cao nên chọn ống d = 60mm (theo tài liệu 1 bảng

11 trang 183) Đối với buồng lửa phun, tất cả các dàn ống trơn đặt trên tường, chọn bước ống tương đối s/d = 1,25 => s = 1,25d = 1,25 x 60 = 75mm (theo tài liệu 1 bảng 12 trang 183)

Chọn khoảng cách từ tâm dàn ống sinh hơi đến tường e = 0,8d =48mm (theo tài liệu 1 trang 147)

Hệ số góc của dàn ống: tra toán đồ 1 tài liệu [1] cho e=0,8d và s/d=1,25 ta được hệ số góc χ= 0,975

Số ống của tường trước: Ntr = a

s = 5500/75= 72 ống

Số ống của tường sau: Ns = Ntr = 72 ống

Số ống của một tường bên Nb = b - 2e

s = = 106 ống

Cụm pheston: chính là các ống của dàn ống sinh hơi tường sau nối lên bao hơi, đoạn đi ra của cửa buồng lửa Để khói đi ra buồng lửa vào bộ quá nhiệt qua cụm pheston được dễ dàng thì đoạn ống ở đây người ta bố trí thưa hơn Muốn vậy ta tách ống tường sau thành 4 dãy, mỗi dãy 18 ống Do các ống được bố trí thưa nên không xảy ra hiện tượng đóng xỉ

Diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ: Hibx = Fiv.χ i , m2

Tổng diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ: Hbx = 2Hbxb + Hbxtr + Hbxs

Bảng 4: ĐẶC TÍNH DÀN ỐNG SINH HƠI

STT Tên hiệu Kí Đơn vị Công thức

Tường trước

Tường sau Bên Pheston

1 Đường kính ngoài của

ζ là hệ số bám bẩn

Hệ số bám bẩn ζ được chọn theo bảng 4.8 trang 60 tài liệu 1, ζ = 0,45

Suy ra ψ = 0,45.0,975 = 0,439

4.3.4 Độ đen buồng lửa:

abl – độ đen buồng lửa phụ thuộc vào độ đen ngọn lửa

abl = anl + (1 - anl)ψtbanl

Suy ra: abl = = 1

VCtb – nhiệt dung trung bình của khói:

VCtb = Qbl - I''blTa - T''bl = =17,5 kJ/kg.độ

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa kiểm tra :

Do θ”bl lệch không quá 1000C so với giả thiết nên không cần tính lại

 entanpi của khói ở θ”bl= là I”bl = 14465,4kJ/kg

Lượng nhiệt truyền bằng bức xạ của buồng lửa:

Qbx = φ (Qbl – I’’bl) = 0,994(30683,76 - 14465,4) = 16121,05 kJ/kg

CHƯƠNG V THIẾT KẾ DÃY PHESTON

Dãy ống pheston chính là các ống của dàn ống sinh hơi tường sau nối với bao hơi tạo thành cụm ống thưa hơn để cho khói đi ra khỏi buồng lửa Nó nằm ở đầu ra buồng lửa

có nhiệt độ rất cao nên ta bố trí các ống thưa ra để tránh hiện tượng đóng xỉ, muội khô,

mồ hóng Trong thiết kế này cụm pheston được bố trí thành 4 dãy, để tránh bám tro xỉ ta

bố trí các ống thưa ra và so le nhau

s’

Bảng 5.1: Đặc tính cấu tạo dãy PHESTON

TT Tên các đại lượng Kí hiệu Đơn

8 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ

2 , 0 25 , 0 4

10 Diện tích bề mặt mỗi dãy Hi m2 16,61 16,61 16,61 16,61 π.d.l.z = 3,14x0,05x4,6x23

16 Chiều dài tiết diện ngang

20 Tiết diện đường khói đi

20,37 28,13

Bảng 6.2 Tính truyền nhiệt cụm pheston