Đang tải... (xem toàn văn)
Lò hơi đốt than chữ Pi
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page1 MỤC LỤC: MỤC LỤC: 1 LỜI NÓI ĐẦU: 3 CHƢƠNG 1:NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH. 4 1.1 Nhiệm vụ thiết kế: 4 1.2 Xác đinh sơ bộ dạng lò hơi: 4 1.3 Nhiệt độ khói và không khí 5 CHƢƠNG 2:TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 7 2.1 Tính thể tích của không khí lý thuyết: 7 2.2 Tính thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: 7 2.3 Tính entanpi của không khí và khói: 10 CHƢƠNG 3:CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ HƠI 14 3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi: 14 3.2 Xác định tổn thất nhiệt của lò hơi: 14 3.3 Lượng nhiệt sử dụng có ích: 15 3.4 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu: 16 CHƢƠNG 4 :THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 17 4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa: 17 4.2 Dàn ống sinh hơi: 20 CHƢƠNG 5:THIẾT KẾ DÃY PHESTON 27 5.1 Đặc tính cấu tạo: 27 5.2 Tính truyền nhiệt dãy pheston: 27 CHƢƠNG 6:PHÂN PHỐI NHIỆT LƢỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT 34 CHƢƠNG 7:THIÊT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT 39 7.1 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II: 41 7.2. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp I: 51 CHƢƠNG 8:THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP II. 56 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page2 CHƢƠNG 9:THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II 62 CHƢƠNG 10:THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP I 69 CHƢƠNG 11:THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP I 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 83 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page3 LỜI NÓI ĐẦU: Điện năng là một phần không thể thiếu được trong phát triển của nền kinh tế quốc dân. Điện năng có thể sản xuất bằng nhiều cách: thủy điện, nhiệt điện, điện nguyên tử, dung năng lượng mặt trời nhưng trong đó dùng nhiệt năng vẫn đóng vai trò quan trong không nhỏ, nhất là đối với những nước có nên công nghiệp đang phát triển như nước ta.Trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là bộ phận không thể thiếu được trong việc sản xuất hơi chạy tuốc bin để quay máy quát điện ngoài ra nó còn là nguồn cung cấp hơi cho các ngành công nghiệp nhẹ khác như là sấy, sinh hoạt hằng ngày… Trong kỳ học này, em được phân công thiết kế lò hơi có sản lượng 150 T/h. Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy PGT.TS Hoàng Ngọc Đồng cùng với việc nghiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành được bản thiết kế này. Do kiến thức còn hạn chế nên quá trình thiết kế không tránh khỏi sai sót, em kính mong quí thầy cô góp ý kiến và chỉ dẫn cho em để hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất. Sinh viên thực hiện: Đoàn Nguyên Vân Hiếu-09NL Trương Thế Minh-09NL Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page4 CHƢƠNG 1: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH. 1.1 Nhiệm vụ thiết kế: 1.1.1 Sản lƣợng định mức của lò hơi: D = 150 tấn/giờ. 1.1.2 Thông số hơi: - Áp suất hơi ở đầu ra bộ quá nhiệt: P qn = 64 bar - Nhiệt độ hơi quá nhiệt: t qn =445 0 C 1.1.3 Nhiệt độ nƣớc cấp: t nc = 180 0 C 1.1.4 Nhiệt độ không khí lạnh: t kkl = 30 0 C 1.1.5 Nhiên liệu là than có các đặc tính sau: Tên thành phần C lv H lv O lv N lv S lv A lv W lv V c Phần trăm (%) 41,82 2,65 0,87 3,42 2,24 39 10 42.5 1.1.6 Nhiệt độ bắt đầu biến dạng: t 1 =1160 0 C 1.1.7 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu: =17750 kJ/kg 1.2 Xác đinh sơ bộ dạng lò hơi: 1.2.1 Chọn phƣơng pháp đốt và cấu trúc buồng lửa: Do công suất lò hơi là 150 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn nên sử dụng lò hơi buồng lửu phun. Độ tro không cao, tro khó chảy (nhiệt độ chảy lỏng t 3 cao) và lượng chất bốc cũng không quá thấp nên chọn phương pháp thải xỉ khô. Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ 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 đều đặt ở vị trí thấp nhất 1.2.2 Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi: 1.2.2.1 Dạng cấu trúc của pheston: Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác đinh sau khi đã xác định cấu tạo cụ thể của buồng lửa và các dàn ống xung quanh nó. Nhiệtđộ khói ra khỏi buồng lửa (trước cụm pheston) được chọn theo mục 1.3.2 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page5 1.2.2.2 Dạng cấu trúc của bộ quá nhiệt : Nhiệt độ hơi quá nhiệt: t qn = 445 0 C< 510 0 C nên chọn bộ quá nhiệt đối lưu 2 cấp 1.2.2.3 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí Do công suất lò hơi lớn và đốt than bột đòi hỏi nhiệt độ không khí nóng cao nên bố trí bộ hâm nước hai cấp và bộ sấy không khí cũng hai cấp đặt xen kẽ nhau theo thứ tự: bộ hâm nước cấp II, bộ sấy không khí cấp II; bộ hâm nước cấp I và bộ sấy khôngkhí cấp I (theo chiều đường khói đi ra). 1.2.2.4 Đáy buồng lửa: Dùng buồng đốt than thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro có dạng hình phểu, cạnh bên nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc bằng 55º. 1.3 Nhiệt độ khói và không khí 1.3.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò th : Độ ẩm qui dẫn: qd W =10000. lv t lv Q W = 10000. 17750 10 = 5,634 (g/MJ) Dựa vào bảng 1.1 trang 6 Tài liệu [1], chọn được th =120 ºCvới nhiên liệu rẻ tiền. Nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao thì lò hơi vẫn hoạt động tốt. 1.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ” bl : Chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửakhoảng ” bl = 1050 0 C. 1.3.3 Nhiệt độ không khí nóng : Buồng lửa thải xỉ khô với hệ thông nghiền than kiểu kín, dùng không khí làm môi chất sấy, với than sử dụng là than Antraxit: t kkn = 370 0 C Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page6 SƠ ĐỒ CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA LÒ HƠI: Chú thích: 1-Bao hơi 8-Bộ hâm nước cấp 1 2-Bộ pheston 9-Bộ sấy không khí cấp 1 3-Bộ quá nhiệt cấp 2 10-Dàn ống sinh hơi 4-Bộ giảm ôn 11-Vòi phun 5-Bộ quá nhiệt cấp 1 12-Ống góp dưới 6-Bộ hâm nước cấp 2 13-Phần đáy thải xỉ 7-Bộ sấy không khí cấp 2 14-Đường khói thải Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page7 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 2.1 Tính thể tích của không khí lý thuyết: Được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn : V 0 kk = 0,0889 ( C lv + 0,375 S lv ) + 0,265 H lv – 0,033 O lv [m 3 tc /kg] = 0.0889 (41,82 + 0,375 . 2,24) + 0,265 . 2,65 – 0,033 . 0,87 = 4,466 [m 3 tc /kg] 2.2 Tính thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, sản phẩm cháy của nhiên liệu sẽ chỉ bao gồm các khí: CO 2 , SO 2 , N 2 , O 2 và H 2 O. Chỉ tính chung thể tích khí 3 nguyên tử vì chúng cả khả năng bức xạ rất mạnh: CO 2 , SO 2 , ký hiệu V RO2 = V CO2 + V SO2 . Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa = 1 nhưng trong thực tế quá trình cháy luôn xảy ra với hệ số không khí thừa > 1. 2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: Khi cháy 1 kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng : V RO2 = V CO2 + V SO2 = 0,01866 ( C lv + 0,375S lv ) , m 3 /kg = 0,01866 ( 41,82 + 0,375 . 2,24 ) = 0,796 (m 3 tc/kg) V 0 N2 = 0,79.V 0 KK + 0,008.N lv 0,79 V 0 KK = 0,79. 4,466 = 3,528 m 3 tc/kg V 0 H2O = 0,111.H lv + 0,0124.W lv + 0,0161V 0 KK + 0,24.G ph , m 3 tc /kg = 0,111. 2,65 + 0,0124. 10 + 0,0161. 4,466 + 0,24 . 0 ,m 3 tc /kg = 0,49 m 3 tc /kg. Trong đó G ph là lượng hơi để phun dầu vào lò, mà ở đây dung nhiên liệu thannên G ph = 0 kghơi/kgdầu. Thểtích khói khô lý thuyết : V 0 kkho = V RO2 + V 0 N2 = 0,796 + 3,528 = 4,324 m 3 tc /kg. Thể tích khói lý thuyết : V 0 K = V 0 kkho + V 0 H2O = 4,324 + 0,49 = 4,814 m 3 tc /kg. Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page8 2.2.2 Xác định hệ số không khí thừa: Hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa chọn theo bảng 16: buồng lửa phun thải xỉ khô với lò có D ≥ 75 T/h tra được hệ số không khí thừa = 1,2. Lượng không khí lọt vào trong đường khói được xác định theo bảng 2.1 trong tài liệu. BẢNG 2.1: GIÁ TRỊ LƢỢNG KHÔNG KHÍ LỌT VÀO ĐƢỜNG KHÓI Δα: STT Các bộ phận của lò Hệ số không khí lọt 1 Buồng lửa 0,0 2 Pheston 0,0 3 Bộ quá nhiệt cấp 2 0,025 4 Bộ quá nhiệt cấp 1 0,025 5 Bộ hâm nước cấp 2 0,02 6 Bộ sấy không khí cấp 2 0,05 7 Bộ hâm nước cấp 1 0,02 8 Bộ sấy không khí cấp 1 0,05 9 Hệ thống nghiền than 0,1 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: Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page9 BẢNG 2.2: HỆ SỐ KHÔNG KHÍ THỪA: STT Các bộ phận của lò Hệ số không khí thừa Đầu vào ’ Đầu ra ” 1 Buồng lửa 1,2 1,2 2 Pheston 1,2 1,2 3 Bộ quá nhiệt cấp 2 1,2 1,225 4 Bộ quá nhiệt cấp 1 1,225 1,25 5 Bộ hâm nước cấp 2 1,25 1,27 6 Bộ sấy không khí cấp 2 1,27 1,32 7 Bộ hâm nước cấp 1 1,32 1,34 8 Bộ sấy không khí cấp 1 1,34 1,39 Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí cấp 2 ” scII = '' bl - o - n = 1,2 - 0 -0,1 = 1,1 n : Lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than, chọn n = 0,1 o : : Lượng không khí lọt vào buồng lửa, o = 0. 2.2.3 Thể tích sản phẩm cháy thực tế: Thể tích sản phẩm cháy thực tế được tính dựa trên thể tích sản phẩm cháy lý thuyết. 2.2.3.1 Thể tích hơi nước: V H2O = V 0 H2O + 0,0161 ( - 1 ) V 0 KK , m 3 tc /kg = 0,49 + 0,0161 ( 1,2 – 1) . 4,466 = 0,504 m 3 tc /kg 2.2.3.2 Thể tích khói thực: V K = V kkhô + V H2O = V 0 kkho + ( - 1 ) V 0 KK + V H2O , m 3 tc /kg Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page10 = 4,324 + (1,2 – 1).4,466 +0,504 =5,721 m 3 tc /kg 2.2.3.3 Phân thể tích các khí: - Khí 3 nguyên tử : r RO2 = V RO2 /V K =0,796/5,721 = 0,139 - Hơi nước : r H2O = V 0 H2O /V K = 0,49/5,721 = 0,086 2.2.3.4 Nồng độ tro bay theo khói: Nồng độ tro bay theo khói tính theo thể tích khói: = 10. (A lv .a b ) /V K , g/m 3 tc = 10. (39 . 0,95) /5,721 = 64,76 g/m 3 tc Trong đó, a b là tỉ lệ tro bay, theo bảng 16 chọn được a b = 0,95. 2.3 Tính entanpi của không khí và khói: Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy: I o kk = V 0 kk (C p ) kk ,[kJ/kg] trong đó: V 0 kk – thể tích không khí lý thuyết, m 3 tc/kg C p – nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m 3 tcK Entanpi của khói lý thuyết: ]/[,)()()( 222222 kgkJCVCVCVI N o NOH o OHRORO o K Trong đó: C: là nhiệt dung riêng, kJ/kgđộ - nhiệt độ của các chất khí, o C Entanpi của tro bay: I tr = 100 (C) tr ,[kJ/kg] Entanpi của khói thực tế: ]/[,)1()1( kgkJIIIIII o kk o Ktr o kk o KK Mà I tr = 10 3 a b .A lv / lv t Q = 10 3 .0,95.39 /17750 = 2,08<6 nên bỏ qua không tính trong công thức trên. [...]... khói 8 (10.A lv ab)/ Vkhoi , (ab = 0,95) SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page12 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng BẢNG 2.4: ENTANPI CỦA SẢN PHẨM CHÁY SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page13 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng CHƢƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ HƠI 3.1 Lƣợng nhiệt đƣa vào lò hơi: Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn xác định theo công thức: Qđv = Qtlv... Q1 trong lò được xác định bằng công thức: Qhi=Dqn(iqn-inc) ,[kj/kg] Trong đó: Dqn là sản lượng hơi quá nhiệt, Dqn = 150 T/h SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page15 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng iqn là entanpi của hơi quá nhiệt Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt với tqn = 445 ºC và tqn = 64 bar, tađược iqn = 3285,5 kJ/kg inc là entanpi của nước cấp Tra bảng nuớc chưa sôi và hơi quá nhiệt... hao nhiên liệu tính toán của lò: Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò được xác định bằng công thức: Btt =B(1- q4 ) [kg/h] 100 =23705,97 (1- 5 ) 100 = 22520,675 [kg/h] SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page16 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng CHƢƠNG 4 : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 4.1 Xác định kích thƣớc hình học của buồng lửa: 4.1.1 Xác định thể tích buồng lửa: Sau khi tính toán nhiên liệu chúng... 793,385 – 0 – 887,5 – 97,63 – 10,92 = 15960,57 [kJ/kg] 3.4 Hiệu suất lò hơi và lƣợng tiêu hao nhiên liệu: 3.4.1 Hiệu suất nhiệt lò hơi: Hiệu suất nhiệt lò hơi được xác định bằng công thức: =100-(q2+q3+q4+q5+q6) , [%] = 100- ( 4,47+0+5+0,05+0,0615) = 89,9185 % 3.4.2 Lƣợng tiêu hao nhiên liệu của lò: Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò B được xác định bằng công thức : B Qhi 378360000 = 23705,97 [kg/h]... được sấy nóng trước bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò. Ở đây không khí được sấy bằng khói lò ở BSKK nên Qnkk = 0 kJ/kg Qnl – nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào lò, kJ/kg Qnl rất bé nên ta bỏ qua Qph :nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò Qd : nhiệt lượng phân hủy khi đốt đá dầu Đối với lò đốt than bột thì Qph = 0 và Qd = 0 Như vậy đối với các lò hơi đốt than mà không sấy không khí bằng nguồn nhiệt... 2189,71 C Đã cho 30 kJ/kg Đã tính trước 172,86 0 C kJ/kg 0 370 Page22 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng Hệ số không khí thừa của BSKK 11 I ’’s _ Χ _ Ζ 12 Hệ số góc của dàn ống 13 Hệ số bám bẩm bề mặt ống Hệ số sử dụng nhiệt hữu hiệu 14 Phân thể tích hơi nước Phân thể tích của khí 3 nguyên 1,1 =1,2 - 0 - 0,1 Toán đồ 5 Hình 4.3 trang 31 – TL [1] 0,88 _ Bảng 4.9 trang 31 – TL [1] 0,55... - Page31 Đồ án môn học: Lò hơi 19 Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của khói GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng αbx W/m2.độ Xác định theo toán đồ 15 [Trang 86TL1] 243,84 249,65 đl bx 1 ( đl bx ) 67,12 67,41 K H bx t p 390,53 4185,8 3600 4185,8 3600 αbx = 1,163.ak αbxt = 1,163 ak αbxt Với ak /αbxt = 0,980/184 và 0,982/188 20 Hệ số truyền nhiệt K W/m2.độ 21 Lượng nhiệt truyền tính toán ứng với... nhiệt độ khói trước và sau bề mặt đốt SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page34 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng BẢNG 6 : BẢNGPHỐI NĂNG LƢỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT : Đơn vị Công thức Thay số/ cơ sở chọn Kết quả Entanpi hơi quá nhiệt Ký hiệu iqn kJ/kg Tra bảng nước và hơi quá nhiệt 3285,5 Entanpi của nước cấp inc kJ/kg Tra bảng nước và hơi quá nhiệt tqn = 445ºC và p = 64 bar tnc= 180ºC và p = 64 bar... của khói ở nhiệt độ này là I”bl =9326,96kJ/kg SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page26 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ DÃY PHESTON 5.1 Đặc tính cấu tạo: Dãy ống pheston do dàn ống sinh hơi ở tường sau buồng lửa làm nên 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 Bước ống chọn theo tiêu chuẩn, ở đây bố trí so le nhằm... nước và hơi nước bão hòa với P = 64 Bar (θ”bl – tbh) / (θ”ph - tbh) =(1064 - 279,78) / ( θ”ph - 279,78) θtb- tbh = θtb- 279,78 279,78 279,78 1,083 1,054 754,22 764,22 7 C 0 TÍNH TRUYỀN NHIỆT 8 Nhiệt độ hơi bão hòa ở pheston Tỉ số chênh lệch nhiệt độ trung bình 10 Độ chênh nhiệt độ trung bình 9 SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh tbh θ ∆ttb 0 C _ 0 C Page30 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng 12 . 57,2616 Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page13 BẢNG 2.4: ENTANPI CỦA SẢN PHẨM CHÁY Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH:. Antraxit: t kkn = 370 0 C Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page6 SƠ ĐỒ CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA LÒ HƠI: Chú thích: 1-Bao hơi 8-Bộ hâm nước cấp 1. CHƢƠNG 3:CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ HƠI 14 3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi: 14 3.2 Xác định tổn thất nhiệt của lò hơi: 14 3.3 Lượng nhiệt sử dụng có ích: 15 3.4 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên