Đồ án môn học lò hơi PHẦN I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Sản lượng định mức của lò hơi: D dm = 320 t/h 2. Thông số hơi: - Ap suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: p qm = 170 bar - Nhiệt độ của hơi ở đầu ra của bộ phận quá nhiệt: t qn = 570 o C 3. Nhiệt độ nước cấp: t nc = 230 o C 4. Nhiệt độ không khí nóng: t n kk = 350 o C 5. Nhiệt độ không khí lạnh: t l kk = 30 o C 6. Nhiệt độ khói thải:  th = 140 o C 7. Thành phần nhiên liệu: Thành phần C lv H l v N l v O l v S lv A lv W lv t t 1 t 3 V cb % 70, 6 3, 4 1, 2 1, 9 2,7 15, 2 5 o C 117 0 147 0 13 8. Nhiệt trị thấp làm việc: Q lv t = 27424 KJ/Kg 9. Chọn loại nhiên liệu đốt Theo TBLH T 1 trang 13 với V cb = 13% < 17% nên ta chọn than antraxit Yêu cầu: Dựa vào các thông số làm việc của lò hơi đã yêu cầu để tiến hành tính toán, thiết kế, xác định cấu tạo của các thiết bị, đồng thời vẽ lên bảng vẽ cấu trúc lò hơi. Đồ án môn học lò hơi Sơ đồ cấu trúc lò hơi : Hình 1 : 1 : Bao hơi. 8 : Bộ hâm nước cấp I. 2 : Bộ pheston. 9 : Bộ sấy không khí cấp I 3 : Bộ quá nhiệt cấp II. 10 : Dàn ống sinh hơi. 4 : Bộ giảm ôn. 11 : Vòi phun. 5 : Bộ quá nhiệt cấp I. 12 : Ống góp dưới. 6 : Bộ hâm nước cấp II. 13 : Phần đáy thải xỉ. 7 : Bộ sấy không khí cấp II 14 : Đường khói thoát. Đồ án môn học lò hơi PHẦN II XÁC ĐINH CẤU TRÚC  CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI . Trước khi tính toán cần xác định sơ bộ dạng lò hơi gồm :  Chọn lò hơi đốt bột than  Thải xỉ khô (do nhiệt độ chảy lỏng của tro rất cao t 3 =1470 0 C )  Một bao hơi  Dạng đường khói đi : hình chữ  Sơ đồ làm khô nhiên liệu kiểu kín  Bộ quá nhiệt đối lưu hai cấp, bố trí hỗn hợp với dòng khói.  Bộ hâm nước và bộ sấy không khí đều bố trí hai cấp đặt xen kẽ nhau. Theo đường khói đi bố trí như sơ đò cấu trúc.  Tiến hành tính toán phụ. TÍNH TOÁN PHỤ 1. Cân bằng không khí : Hệ số không khí thừa  phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt, loại thiết bị buồng lửa và điều kiện vận hành. Trong thiết kế này chọn : , bl  =  bl = 1.2 . Hệ số không khí lọt chọn theo bảng (10.3)/ TBLH như sau : - Buồng lửa Ôâ bl = 0,08 (do D > 120 t/h) - Cụm pheston bl   = 0 - Bộ quá nhiệt đối lưu l : do D > 120 t/h nên + Cấp I : Ôâ qnI = 0,015 + Cấp II : Ôâ qnII = 0,015 - Bộ hâm nước ( Kiểu ống thép trơn ) + Cấp I : Ôâ hnI = 0.02 + Cấp II : Ôâ hnII = 0.02 - Bộ sấy không khí ( Kiểu ống thép trơn ) + Cấp I : Ôâ skkI = 0.03 Đồ án môn học lò hơi + Cấp II : Ôâ skkII = 0.03 Công thức xác định hệ số không khí thừa đầu ra :  ,, = â , +  Hệ số không khí thừa STT Tên bề mặt đốt Đầu vào '  Đầu ra â” 1 Buồng lửa 1,2 2 Cụm pheston 1,2 1,2 3 Bộ quá nhiệt cấp II 1,2 1,215 4 Bộ quá nhiệt cấp I 1,215 1,23 5 Bộ hâm nước cấp II 1,23 1 ,25 6 Bộ hâm nước cấp I 1,25 1,28 7 Bộ sấy không khí cấp II 1,28 1,3 8 Bộ sấy không khí cấp I 1,3 1,33 Lượng không khí lọt vào hệ thống máy nghiền than(Máy nghiền bi) dược chọn theo tiêu chuẩn thiết kế :  n = 0,08 Hệ số không khí thừa đầu ra bộ sấy không khí cấp II (Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí cấp II )  n kk = ” scII =  bl -  0 -  n = 1,2 - 0,1 - 0,08 = 1,02 . ( 0 = 0,1 : lượng không khí lọt vào buồng lửa ) 2. Thể tích không khí lý thuyết ( V 0 kk ) Tất cả các tính toán về thể tích , entanpi của không khí và sản phẩm cháy đều tiến hành tính toán với một Kg nhiên liệu rắn : - Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu rắn : V 0 kk = 0,0889 (C lv + 0,375 S lv ) + 0,265 H lv - 0,0333 O lv = 0,0889 ( 70,6 + 0,375.2,7) + 0,265.3,4 - 0,0333.1,9 = 7,2 m 3 tc/kg . Đồ án môn học lò hơi 3. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết ( = 1) Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn thì sản phẩm cháy bao gồm : CO 2 , SO 2 , N 2 , và H 2 O .Trong đó hỗn hợp (CO 2 , SO 2 , N 2 ) gọi chung là khói khô , ký hiệu là V 0 KKhô . Vì khi phân tích khói , CO 2 & SO 2 thường được xác định chung với nhau nên ta kí hiệu chung là RO 2 Vậy ta có thể tích khói lý thuyết là : V 0 Khói = V 0 KK + V 0 H2O - Xác định thể tích khói khô lý thuyết V 0 Kkhô Ta có V 0 Kkhô = V 0 RO2 + V 0 N2 Trong đó : V 0 N2 : Thể tích lý thuyết của N 2 trong khói . V 0 N2 = 0,79.V 0 kk + 0,8 100 lv N = 0,79. 7,2 + 0,8. 100 2,1 = 5,7 m 3 tc/kg . - Xác định lượng hơi nước lý thuyết trong khói V 0 H2O : V 0 H2O = 0,111 H lv + 0,0124 W lv + 0,0161 .V 0 kk = 0,111. 3,4 + 0,0124. 5 + 0,0161. 7,2 = 0,557 m 3 tc/kg. - Xác định V 0 RO2 : V 0 RO2 = 1,866   100 375,0 lvlv SC  = 1,866. 100 7,2.375,06,70  = 1,336 m 3 tc/kg .  Vậy thể tích khói khô lý thuyết : V 0 kk = V 0 RO2 + V 0 N2 = 1,336 + 5,7 = 7,036 m 3 tc/kg. - Thể tích khói lý thuyết : V 0 kk = V 0 RO2 + V 0 N2 + V 0 H2O = 1,336+ 5,7+ 0,557 = 7,593 m3tc /kg. 4. Đặc tính sản phẩm cháy khi các hệ số không khí thừa khác nhau : Xem bảng 2 & bảng 3. - Entanpi của không khí lý thuyết : I 0 kk = V 0 kk . C kk . kk Trong đó : V 0 kk : Thể tích của không khí lý thuyết, ( m 3 tc/kg) . C kk : Nhiệt dung riêng các loại khí , (kj/m 3 tc) .  kk : Nhiệt độ các loại khí , ( 0 C) . - Entanpi của khói lý thuyết ( Bảng 3-2_TBLH) I 0 kk = V RO2 (C) RO2 + V 0 N2 .(C) N2 + V 0 H2O .(C) H2O - Entanpi của tro bay : Itr = 100 lv A .a b (C)tr Có a b = 0,9 : Tỷ lệ độ tro của nhiên liệu bay theo khói ( Trang 34 - TBLH - T1) Đồ án môn học lò hơi Vì lv t lv b Q Aa 10 3 = 27424 2,15.9,0.10 3 = 0,5 < 6 nên có thể bỏ qua. - Entanpi của khói thực tế : 0000 )1()1( kkktrokkkk IIIIII   5. Cân bằng nhiệt và tính lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi: Xem bảng 4 * Tính phụ : a. Chọn q 4 = 6% do dạng buồng lửa là buồng lửa phun thải xỉ khô nhiên liệu là than Antraxit. b. Chọn q 3 = 0,5% chọn theo dạng buồng lửa và nhiên liệu đốt, (Trang 33 - TBLH - tập 1 ) c.Tính q 2 : q 2 = âv Q Q 2 .100% =     lv t l kkth th k Q qII 4 100.   =     27424 610074,344.33,195,1914   = 0,5 %  (4%  7%) , Thoả mãn. Với: I th k =1914,95 KJ/kg , ( t th =140 0 C ) ; I l kk = 344,74 KJ/kg d. Tính q 5 : q 5 = f (D) = 0,4 (Đồ thị q 5 = f ( D ) Trên hình 4-1 - TBLH - T1 /34 ) e. Tính q 6 : q 6 =   lv t lv traî Q ACa .  Trong đó : a x = 0,1 : tỉ lệ tro rơi theo xỉ, phụ thuộc vào loại lò hơi, lò thải xỉ khô a b = 0,9 a x = 0,1 C = 0,933 : Nhiệt dung riêng của tro xỉ (Bảng 4-1 /TBLH - T1 )  = 600 0 C : Nhiệt độ của xỉ thải q 6 = 27424 600.2,15.933,0.1,0  Có thể bỏ qua f. Tính Q hi = D đm (i qn - i nc ) = 3600 10.320 3 (3116,25 - 994) = 188,6.10 3 KW Với : i qn = 3116,25 KJ/kg , tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở p qn =187 bar , t qn = 570 0 C i nc = 994 KJ/kg Ở t nc = 230 0 C , p nc = 198 0 C Đồ án môn học lò hơi Đồ án môn học lò hơi Bảng 2 : Đặc tính của sản phẩm cháy . ST T Tên đại lượng và công thức tính . Kí hiệ u Đơn vị B.Lửa & Phesto n BQN cấp II BQN cấp I BHN cấp II BSK K Cấp II BHN cấp I BSK K cấp I Khói thải 1 Hệ số không khí thừa trung bình )(5,0 "'    1,2 1,207 5 1.225 1,24 1,26 5 1,29 1,31 5 1,33 2 Thể tích không khí thừa 0 ).1( kk V  V th m 3 tc /kg 1,44 1,494 1,602 1,72 8 1,90 8 2,08 8 2,26 8 2,37 6 3 Thể tích hơi nước thực tế 00 2 )1(0161,0 kkOH VV   V H 2O m 3 tc /kg 0,58 0,581 0,83 0,58 5 0,58 8 0,59 0,59 4 0,59 5 4 Thể tích khói thực tế V 0 R02 + V N2 + (  -1) V 0 KK + V H2O V k m 3 tc /kg 9,056 9,111 9,221 9,34 9 9,53 2 9,71 4 9,89 8 10,0 07 5 Phân thể tích hơi nước V H2O /V k r H2 O _ 0,064 0,064 0,063 0,06 3 0,06 2 0,06 1 0,06 0,05 9 6 Phân thể tích các khi V RO2 /V K r RO 2 _ 0,148 0,147 0.145 0,14 3 0,14 0,13 8 0,13 5 0,13 3 7 Phân thể tích các khí 3 nguyên tử r n = r H2O + r RO2 r n _ 0,212 0,211 0,208 0,20 6 0,20 2 0,20 1 0,19 5 0,19 2 Đồ án môn học lò hơi 8 Nồng độ tro bay trong khói )9,0( . 10  b K b lv a V aA   g/m 3 tc 15,95 15,85 15,66 15,4 5 15,1 5 14,8 7 14,5 9 14,4 3 Bảng 3 - Entanpi của sản phẩm cháy (dựa vào bảng 3-2 trang 28 - TBLH T 1 ). t I 0 KK I 0 k I ttro  bl =1.2 5  qn2 = 1,275  qn1 = 1, 3  hn2 =1.32  skk2 =1.3 4  hn1 =1. 39  skk1 =1.4 4 0 C Kj/kg Kj/kg Kj/k g - - - - - - - 100 935,64 1049,89 1358,65 200 1880,93 2128,69 2692,97 2749,4 300 2843,21 3238,77 4034,87 4091,71 400 3824,64 4381,16 5337,32 5452,06 5528,55 500 4830,48 5668,84 6876,46 702137 7117,98 600 5856,19 6795,3 8106,22 8223,35 8399,03 700 6903,79 7952,67 9436,98 9540,54 9678,62 800 7852,03 9254,5 10942,69 11060,4 7 900 9049,97 10525,3 12008.5 12471,13 12608,6 Đồ án môn học lò hơi 9 7 8 100 0 10142,64 11826,2 3 13494.9 1 14016,9 14169,0 4 110 0 11250,36 12985,0 2 14828.6 5 15403,85 120 0 12370,75 14490,8 1 16507.5 2 17150,02 130 0 13498,99 15843,0 6 18041.2 3 140 0 14634,14 17316,5 3 19697.9 6 150 0 15778,80 18574,2 7 21139.3 9 160 0 16932,10 19956,6 4 22690.7 7 170 0 18088,27 21278,9 3 24268.6 6 180 0 19254,67 22746,2 4 25872.0 4 190 0 20421,50 24149,4 27463.6 2 200 0 21600,06 25558,9 1 29032.3 7 [...] .. . Đồ án môn học lò h i Bảng 4 - Cân bằng nhiệt và tính lượng tiêu hao nhiên liệu của lò h i STT Kết quả 1 Đ i Đơn lượng vị Qlvt KJ/kg 2 3 4 5 th Ithk Ilkk q4 140 1914,95 344,74 6 6 q3 7 q2 Tên đ i lượng hay cơ sở chọn ,công thức Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu 0 C Nhiệm vụ thiết kế KJ/kg Vth.Cth th (tra bảng 3) 0 KJ/kg Vkk Ckk tkki.th = 7, 2.1 , 2.3 0.1 ,33 % Chọn theo cấu .. . nhiên liệu % Chọn theo buồng lửa , nhiên liệu đốt th ( I k   th I kk ).( 100  q 4 ) %  f ( ) Qt 8 9 q5 q6 % % Qt 10 11  6 q i 2 12  i lv lv 0,5 5 lv Xác định theo đồ thị q5 = f (D) a aî (C ) tr A 27424 quá nhỏ bỏ qua 0,4 0 % 1-q5/100 hệ số bảo ôn q2 +q3 +q4 +q5 +q6 % 100-  qi 88,1 Tra bảng h i nước Tra bảng h i quá nhiệt 994 3116,25 188,6 103 28, 1.1 03 6 0,996 11,9 i 2 13 14 15 inc iqn Qhi .. . h i nước Tra bảng h i quá nhiệt 994 3116,25 188,6 103 28, 1.1 03 6 0,996 11,9 i 2 13 14 15 inc iqn Qhi KJ/kg KJ/kg KW 16 B Kg/h D(iqn -inc ) = Qhi 3600 Qt t  lv 17 Btt Kg/h 32 0.1 0 3 (3116,25  994) 3600  188, 6.1 0 3.3 600 2742 4.0 ,881 B 100  q 4 100 26, 4.1 03 Đồ án môn học lò h i . cấp II 14 : Đường kh i thoát. Đồ án môn học lò h i PHẦN II XÁC ĐINH CẤU TRÚC  CÂN BẰNG NHIỆT LÒ H I . Trước khi tính toán cần xác định sơ bộ dạng lò h i. Đồ án môn học lò h i PHẦN I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Sản lượng định mức của lò h i: D dm = 320 t/h 2. Thông số h i: - Ap suất của h i ở đầu ra