Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo án môn học lò hơi
PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 1 GIÁO ÁN MÔN HỌC: LÒ HƠI Tài liệu tham khảo: 1. Thiết bò lò hơi – Trương Duy Nghóa 2. Thiết kế lò hơi – Trần Thanh Kỳ 3. Sổ tay kỹ thuật lò hơi – Phan Sâm MƠÛ ĐẦU 1. Khái niệm - Lò hơi là thiết bò sinh ra hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao bằng cách cấp nhiệt vào. Nhiên liệu sử dụng thường là nhiên liệu hoá thạch như: dầu mỏ, than đá, khí đốt. Ngoài ra lò hơi còn được cấp nhiệt bằng điện trở 2. Công dụng của lò hơi Sử dụng trong các quy trình công nghệ như trong các nhà máy dệt, nhà máy đường, thực phẩm, giao thông vận tải, rượu bia, nhà máy giấy, trong nhà máy nhiệt điện… Cung cấp hơi cho các tuabin hơi của nhà máy nhiệt điện Dùng để làm sức kéo dùng trong động cơ hơi nước 3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của lò hơi a. Sản lượng hơi (công suất, năng suất) D: là lượng hơi sinh ra trong một đơn vò thời gian (kg/h, tấn/h, kg/s) - SLH đònh mức Dđm: SLH lớn nhất mà lò hơi có thể làm việc lâu dài ở thông số hơi qui đònh. - SLH qui ước (Equivalent evaporation): SLH sinh ra tại 100oC (Steam rating from water at 100 oC to steam at 100 oC) - SLH cực đại: SLH lớn nhất cho phép NH làm việc tạm thời trong một thời gian ngắn. Thường Dmax = (1,1 ÷ 1,2)Dđm. - SLH kinh tế: ứng với khi NH đạt hiệu suất cao nhất. Thường Dkt = (0,8 ÷ 0,9)Dđm b. Áp suất làm việc, nhiệt độ làm việc: hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt. Thông số càng cao thì hiệu suất càng cao PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 2 p suất: 20kgf/cm2;50 kgf/cm2;100 kgf/cm2;180 kgf/cm2;240 kgf/cm2;300 kgf/cm2 Nhiệt độ:400;450;540;565;600oC c. Nhiệt thế thể tích của buồng lửa VQqV=, kJ/m3 Trong đó: Q: nhiệt lượng sinh ra V: thể tích buồng lửa d. Năng suất bốc hơi: khả năng sinh hơi trên một đơn vò diện tích bề mặt đốt trên một đơn vò thời gian (kg/m2h) e. Phụ tải nhiệt của lò hơi:Nhiệt lượng mà hơi sinh ra cung cấp cho nơi sử dụng trong một đơn vò thời gian (kJ/h, kcal/h, kW) f. Hiệu suất nhiệt của lò hơi: tỷ lệ nhiệt lượng nhận được từ hơi nước và nhiệt lượng cấp vào cho lò hơi. Thông thường hiệu suất nhiệt của lò hơi lớn hơn 80% CHƯƠNG 1 – LÒ HƠI VÀ CÁC KHÁI NIỆM Nồi hơi là thiết bò sản xuất ra hơi nước nhờ sử dụng nhiệt năng toả ra khi đốt nhiên liệu. - Xảy ra 02 quá trình chuyển biến năng lượng: cháy và trao đổi nhiệt. - Hệ thống nồi hơi bao gồm các thiết bò chính và thiết bò phụ: + TB chính là các bộ phận thuộc bản thể lò (phục vụ trực tiếp cho việc sinh hơi) gồm: buồng lửa, thiết bò đốt, dàn ống sinh hơi, bao hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, sấy không khí. + TB phụ giúp nồi hơi hoạt động an toàn, kinh tế, gồm: quạt gió, quạt khói, bơm cấp nước, các van, thiết bò đo – kiểm soát – an toàn, Phân loại lò hơi Lò hơi được phân loại theo các tiêu chuẩn như sau: - Theo thông số hơi: áp suất p, nhiệt độ t, sản lượng hơi D - Theo phương pháp đốt nhiên liệu: PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 3 Lò ghi: đốt nhiên liệu rắn Lò phun: đốt bột, lỏng, khí - Theo chế độ tuần hoàn của nước: tuần hoàn tự nhiên, cưỡng bức, trực lưu. - Theo lòch sử phát triển của lò hơi: lò hơi ống lò ống lửa, lò hơi ống nước, lò hơi thẳng đứng, lò hơi nằm ngang. - Theo công dụng: Theo quy trình công nghệ Sử dụng làm động lực Một số phương hướng phát triển của lò hơi: Nâng cao công suất và hiệu suất của lò hơi (thu hồi nhiệt thải lò hơi) Nâng cao tính an toàn trong lúc vận hành và sử dụng Lắp ráp sửa chửa dể dàng Lò hơi ống lò KhóiNước Lò hơi ống lò ống lửa PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 4 NướcKhói a. Lò hơi ống nước thẳng đứng PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 5 PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 6 CHƯƠNG 2 – NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU I. Khái niệm: Nhiên liệu là những vật chất có khả năng oxy hóa tạo thành sản phẩm cháy có nhiệt độ cao nhờ năng lượng hoá học kết hợp bên trong. II. Phân loại: Theo nguồn gốc: thiên nhiên, nhân tạo Trạng thái vật lý: rắn, lỏng, khí Bảng phân loại: Trạng thái vật lý Thiên nhiên Nhân tạo Rắn Gỗ, các loại than tự nhiên Than gỗ, than bánh, than cốc Lỏng Dầu mỏ Các sản phẩm dầu mỏ: mazut, dầu hỏa Khí Khí đốt thiên nhiên Khí đốt nhân tạo III. Thành phần hóa học của nhiên liệu a. Nhiên liệu rắn và lỏng Các nhiên liệu hữu cơ rắn và lỏng bao gồm một số lượng lớn hợp chất phức tạp. Do đó việc xác đònh chính xác cấu tạo phân tử của nhiên liệu này rất khó khăn. Cho nên người ta chỉ phân tích các thành phần nguyên tố cơ bản trong nhiên liệu bao gồm: C, H, O, N và S được thể hiện dưới dạng phần trăm. Đồng thời trong nhiên liệu này còn có chứa hàm lượng ẩm W và độ tro A. Trong đó lưu huỳnh bao gồm 2 thành phần: Sc , Ssf :với Sc lưu huỳnh cháy được và Ssf _lưu huỳnh không cháy được gọi là thành phần sunfat. Cacbon C là thành phần cháy chủ yếu của nhiên liệu có nhiệt trò khá cao (34150kJ/kg) Hydro H là thành phần cháy quan trọng có nhiệt trò cao nhất (144500kJ/kg). Tuy nhiên trong nhiên liệu hàm lượng Hydro chiếm tỷ lệ khá ít (trong nhiên liệu lỏng hàm lượng H nhiều hơn trong nhiên liệu rắn) PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 7 Lưu huỳnh S là thành phần cháy của nhiên liệu có nhiệt trò thấp: 9000kJ/kg. Trong nhiên liệu S tồn tại ở 3 dạng: hữu cơ, khoáng chất, sunfat (CaSO4; MgSO4; FeSO4 không tham gia phản ứng cháy và tạo xỉ) sfcsfkchcSSSSSS +=++= kchccSSS += cháy Lưu huỳnh ở trong nhiên liệu là có hại 4223322SOHOHSOSOOSO→+→+ Đối với dầu mazut người ta căn cứ vào lượng lưu huỳnh để phân biệt dầu tốt hay xấu %5,0S ≤ tốt %2S%5,0 ≤< trung bình %2S > xấu, ảnh hưởng đến tính đông đặc của dầu. Oxy O và Nitơ N là thành phần vô ích không tham gia vào phản ứng cháy và làm giảm quá trình cháy, nhận nhiệt trò, nhiên liệu càng non thì hàm lượng oxy càng nhiều Độ ẩm là thành phần có hại làm giảm nhiệt trò của nhiên liệu, khó bắt lửa do đó cần phải tiêu hao năng lượng để làm khô. Độ ẩm chỉ tồn tại trong nhiên liệu rắn. Độ ẩm của nhiên liệu bao gồm lượng ẩm nhiên liệu hút từ môi trường và trong kết cấu của nhiên liệu Độ tro: bao gồm tro phát sinh trong quá trình khai thác, tồn trữ, vận chuyển và có sẳn trong nhiên liệu. Độ tro rất có hại cho nhiên liệu làm giảm nhiệt trò của nhiên liệu, đóng tro trong các bề mặt trao đổi nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt kéo theo diện tích trao đổi nhiệt tăng thêm Ngoài ra tro bay ra trong khói còn làm mài mòn thiết bò làm giảm tuổi thọ thiết bò, ô nhiễm môi trường. Nếu tro dễ nóng chảy sẽ bám vào các bề mặt trao đổi nhiệt một lớp rắn chắc gây hư hỏng thiết bò. Do đó khi thiết kế lò hơi ta phải chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu biến dạng của tro. PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 8 b. Đối với nhiên liệu khí: chủ yếu là mêtan_CH4 , ngoài ra còn có các khí cháy được như hydro_H2 , cacbuahydro_CmHn (C2H4; C3H8; C4H10 ,… ), oxytcacbon_CO và một số ít khí không cháy được như nitơ_N2 ,Oxy_O2, acbonic=dioxytcacbon_CO2 và hơi nước_ H2O c. Các thành phần của nhiên liệu rắn và lỏng: Khi tính thành phần hóa học của nhiên liệu rắn và lỏng người ta tính theo thành phần khối lượng các nguyên tố cơ bản, đơn vò là phần trăm,%. Có 5 thành phần khối lượng cơ bản là: thành phần khối lượng làm việc_“lv”; phân tích _“pt”; khô_“k”; cháy_“c”; hữu cơ_“hc”. Tổng các thành phần khối lượng các nguyên tố trong cùng 1 thành phần đều bằng 100%. Thành phần khối lượng làm việc: đây là thành phần dùng để tính tiêu hao nhiên liệu trong lò hơi và là thành phần thực tế khi nhiên liệu sử dụng để cung cấp nhiệt 100%WAONSHClvlvlvlvlvclvlv=++++++ (1-1) Thành phần khối lượng phân tích: là thành phần khi nhiên liệu được nghiền thành bột (rắn) và đưa về trạng thái không khí khô. 100%WAONSHCptptptptptcptpt=++++++ (1-2) Thành phần khối lượng khô: là mẩu nhiên liệu được sấy khô ở 105oC cho đến khi khối lượng của nhiên liệu hoàn toàn không thay đổi. 100%AONSHCkkkkckk=+++++ (1-3) Thành phần khối lượng cháy: bao gồm những thành phần có thể cháy được. 100%ONSHCcccccc=++++ (1-4) Thành phần khối lượng hữu cơ: gồm những nguyên tố ở dạng hữu cơ: 100%ONSHChchchcchchc=++++ (1-5) Trong thực tế ta gặp nhiều nhất là thành phần làm việc. 9 Quan hệ giữa thành phần làm việc và thành phần cháy: PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 9 Để chuyển đổi từ thành phần khối lượng này sang thành phần khối lượng khác ta dùng công thức chuyển đổi như sau: dbcadcbadcba++==⇒= Ví dụ: Chuyển đổi từ thành phần làm việc sang thành phần cháy: )W(A-100ONSHClvlvlvlvlvclvlv+=++++ 100ONSHCcccccc=++++ Ta có: 100)W(A100 .SSHHCClvlvcclvcclvclv+−==== Vậy: )W(A100100CClvlvlvc+−= (1-6) )W(A100100HHlvlvlvc+−= (1-7) 9 Tương tự đối với nhiên liệu khí cháy được và không cháy được. 9 Khi cùng một thành phần khối lượng mà có độ ẩm khác nhau hay thay đổi độ ẩm, ta có tính theo công thức tương tự: )W(A-100ONSHClv1lv1lv1lv1lvc1lv1lv1+=++++ )W(A-100ONSHClv2lv2lv2lv2lvc2lv2lv2+=++++ Ta có: lv1lv1lvc2lvc1lv2lv1lv2lv1W-100W100 .SSHHCC −==== Vậy: lv1lv1lv1lv2W-100W100CC−= (1-8) PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 10 lv1lv1lv1lv2W-100W100HH−= (1-9) 9 Đối với nhiên liệu khí người ta thường chọn thành phần thể tích của các khí trong nhiên liệu để tính toán, đơn vò là phần trăm_%. [...]... thất nhiệt của lò hơi 1 Tổn thất nhiệt do khói thải mang đi Vì nhiệt độ không khí đưa vào lò hơi thấp từ 20 đến 40oC nhưng nhiệt độ khói thải sau khi ra khỏi lò hơi lại cao Do đó ta cần phải mất một năng lượng để nâng nhiệt độ không khí lạnh đến nhiệt độ khói thải lò hơi q ⎞ ⎛ Q 2 = (I th − I kkl )⎜1 − 4 ⎟ ⎝ 100 ⎠ Ith entanpi của khói thải Ikkl entanpi của không khí lạnh đưa vào lò hơi q4 tổn thất... hoà Dtg sản lượng hơi đi qua bộ quá nhiệt trung gian Dx lượng hơi nước xả vào lò, kg/s i” entanpi hơi bão hòa khô i1tg ;i2tg entanpi của hơi vào và ra bộ quá nhiệt trung gian i’ entanpi của lỏng bão hòa Hệ số xả lò p p= Dx 100% D PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 27 Nếu p ≤ 2% và không có bộ quá nhiệt trung gian thì có thể bỏ qua Dx Q1 = ( D i qn − i nc B ) Lưu ý: trong một số lò hơi công nghiệp người... trong lò hơi ( ) Q p = G p i p − 2500 kJ/kg Gp là lượng hơi phun vào trong lò ứng với 1 kg nhiên liệu ip là entanpi của hơi phun vào, kJ/kghơi 15 Nhiệt lượng hữu ích Q1 Q1 = D tg D D D i 2 tg − i1tg + x (i'−i nc ) i qn + i nc + bh (i"+i nc ) + B B B B ( ) ( ) Trong đó: D: sản lượng hơi kg/s B: lượng tiêu hao nhiên liệu kg/s iqn;inc entanpi của hơi quá nhiệt và của nước cấp kJ/kg Dbh sản lương hơi bão... PHẦN:3 TÍNH NHIỆT LÒ HƠI I Các bề mặt truyền nhiệt của lò hơi 1 Bề mặt sinh hơi Nhiệm vụ: Đây là bề mặt đầu tiên tiếp nhận nhiệt lượng để biến nước trở thành hơi bão hoà hoặc là hơi quá nhiệt nhờ nhiệt lượng nhận được từ sự cháy của nhiên liệu Phương thức truyền nhiệt: chủ yếu là bức xạ và một phần đối lưu PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 29 Phân loại: Bức xạ và đối lưu a Bề mặt sinh hơi nhận nhiệt... d=25-60mm được bố trí theo bước ống S Có 2 dạng là ống lò ống lửa và ống nước b Bề mặt sinh hơi nhận nhiệt bằng đối lưu: sử dụng nhiệt lượng như thải bỏ Thường sử dụng ống trơn và khói chuyển động ngoài ống, nước chuyển động trong ống 2 Bộ quá nhiệt Nhiệm vụ: biến hơi bão hoà khô sinh ra trong lò hơi trở thành hơi quá nhiệt nhằm giảm lượng hơi nước trong tuabin hơi (tăng độ khô x) sau khi giãn nở trong chu... hoàn toàn về hoá học Q4: tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học Q5: tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trường xung quanh Q6: tổn thất nhiệt do tro mang ra ngoài Q1 100% là % nhiệt lượng hữu ích Q dv Q Đặt q 2 = 2 100% là % tổn thất nhiệt do khói mang ra ngoài Q dv Đặt q1 = Phương trình cân bằng nhiệt của lò hơi q1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100% Hiệu suất nhiệt của lò hơi: η= Q1 = q1... tạo thành hơi nước với áp suất và nhiệt độ cho trước, ta gọi là nhiệt lượng hữu ích phần còn lại là do bò tổn thất Q BL = Q i + Q tt Ta xét một kg nhiên liệu rắn, lỏng hoặc 1m3TC nhiên liệu khí thì ta có phương trình cân bằng nhiệt trong lò hơi như sau Q dv = Q1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 Trong đó: Q dv : là nhiệt lượngđưa vào trong buồng lửa của lò hơi Q1: nhiệt lượng hữu ích dùng để sinh hơi Q2:... này nằm ngoài hoàn toàn lò hơi Bộ quá nhiệt nửa bức xạ: ½ nhận nhiệt bằng bức xạ và ½ nhận nhiệt bằng đối lưu Loại này có 1 phần nằm trong và một phần nằm ngoài lò hơi B quá nhiệt đối lưu: dùng phương thức trao đổi nhiệt là đối lưu, dạng bề mặt trao đổi nhiệt này là dạng chùm ống 3 Các bề mặt trao đổi nhiệt phụ Bộ hàm nước Nhiệm vụ: nâng cao nhiệt nước cấp trước khi vào lò hơi nhằm để giảm lượng tiêu... thực tế của các thiết bò Đây là thông số để tính toán lượng tiêu hao năng lượng hay hiệu suất của lò hơi PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 11 Nhiệt trò cao Qclv là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu trong điều kiện hơi nước của sản phẩm cháy được ngưng tụ lại Q lv = Q lv + Q H 2O c t 1 H 2 + O 2 = H 2O 2 2 16 18 1 8 9 n nhiệt hoá hơi của nước r=2500kJ/kg 1Hlv → 9H2O 1kg Hlv tham... - entanpi của hơi nước do không khí thừa đem vào Iα H • (1-53) 2O o = 0,0161(α − 1).Vkk (Ct) H2O (1-54) I tro -entanpi của tro bay theo khói I tro = a b A lv (Ct) tro 100 (1-55) a b - độ tro của nhiên liệu bay theo khói Giá trò của I tro chỉ tính khi A bq = 4190 PDF by http://www.ebook.edu.vn A lv Q lv t ≥ 1,5 Trang 25 PHẦN 2: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI I Phương trình cân bằng nhiệt của lò hơi Nhiệt lượng . Trang 1 GIÁO ÁN MÔN HỌC: LÒ HƠI Tài liệu tham khảo: 1. Thiết bò lò hơi – Trương Duy Nghóa 2. Thiết kế lò hơi – Trần Thanh Kỳ 3. Sổ tay kỹ thuật lò hơi –. trực lưu. - Theo lòch sử phát triển của lò hơi: lò hơi ống lò ống lửa, lò hơi ống nước, lò hơi thẳng đứng, lò hơi nằm ngang. - Theo công dụng: Theo quy