Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ CÔNG SUẤT 30KG/H CHO BỆNH VIỆN ĐA KHOA HÀ ĐÔNG

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ CÔNG SUẤT 30KG/H CHO BỆNH VIỆN ĐA KHOA HÀ ĐÔNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

- Thể tích của khơng khí và sản phẩm cháy qui về ĐK chuẩn: 0 oC, 760



mmHg.



Bảng 3.1: Thành phần nhiên liệu dầu DO theo lượng mol

Hàm lượng



Thành phần



Lượng

mol



Phân tử lượng



nhiên liệu



(Kg/100 Kg nhiên

liệu)



C



86,3



12



7,192



H



10,5



2



5,25



O



0,3



32



0,00938



N



0,3



28



0,0107



S



0,5



32



0,0156



A



0,3



-



-



W



1,8



18



0,1



Tổng



100



(g)



(Kmol)



(Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường CEFINEA tháng 05 – 2005 )

• Các phản ứng cháy xảy ra khi đốt dầu DO:



C + O2 = CO2



H + 1/2O2 = H2O



S + O2 = SO2



H2O = H2O



N2 = N2



Theo thành phần sử dụng và các phản ứng cháy, thu được kết quả sau:

Bảng 3.2: Lượng khơng khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO

Khơng khí



Khối

lượng

(kg)



Phân

tử

lượng



Lượng

mol

(Kmol)



O2

(Kmol)



H



10,5



10,5



2



5,25



2,625



S



0,5



0,5



32



0,0156



0,0156



O



0,3



0,3



32



0,00938



-



N



0,3



0,3



28



0,0107



0,00938



W



1,8



1,8



18



0,1



-



A



0,3



0,3



-



-



-



N2

(Kmol)



Tổng

Kmol



n.m3

46,867 x 22,4



Hàm

lượng

%



9,842 + 37,02



Thành

phần



9,842 x 3,762



Nhiên liệu



46



Tổng



100



100



9,842



37,02



46,86

2



1049,71



• Lượng khơng khí thực tế cần thiết:

α



Với hệ số tiêu hao khơng khí



= 1,1 và lượng khơng khí lý thuyết



L0 = 1049,71 (m3)

 Lượng khơng khí thực tế cần là:

L=



α



x L0 = 1,1 x 1049,71 = 1154,68 (m3)



3.1.2. Xác định lượng và thành phần của sản phẩm cháy

a. Thành phần và lượng sản phẩm cháy

Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO cho ở bảng sau:

Bảng 3.3: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO

Thành



Từ khơng



Sảnphẩm



phần



khí



cháy



Tổng cộng

n.m3



Kmol



%



CO2



-



7,192



7,192



161,1



12,225



H2O



-



5,25



5,25



117,6



8,924



SO2



-



0,0156



0,0156



0,35



0,026



O2



11,802



-



1,96



43,904



3,332



N2



44,399



0,0107



44,41



994,784 75,492



12,47



58,83



1317,7



Tổng



100



4

b. Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy

• Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện chuẩn:



ρ0 =

=



44 × CO2 + 18 × H 2 O + 64 × SO2 ' + 32 × O2 + 28 × N 2

1317,74



( Kg / m 3 )



44 × 7,192 + 18 × 5,25 + 64 × 0,0156 + 32 × 1,96 + 28 × 44,41

= 1,304( Kg / m 3 )

1317,74



CO2, H2O, SO2, O2, N2 là số mol các khí trong thành phần của sản phẩm cháy.

3.2. TÍNH TỐN SỰ CHÁY CỦA RÁC

3.2.1. Xác định nhiệt trị của rác

• Nhiệt trị của rác tính theo Medeleev:

47



Qtr = 339C + 1256H – 108,8(O- S) – 25,1(W + 9H)

= 339 .50,85 + 1256.6,71 – 108,8.( 19,15 – 2,71)

– 25,1.(1,5 + 9.6,71) = 22323,8 (KJ/Kg).

3.2.2. Hệ số tiêu hao khơng khí (



αR



) và lượng khơng khí cần thiết



a. Chọn hệ số tiêu hao khơng khí

α



Hệ số tiêu hao khơng khí là tỉ số giữa lượng khơng khí thực tế L và

lượng khơng khí lý thuyết L0 khi đốt cùng một lượng nhiên liệu.

Theo kinh nghiệm thực tế đối với trường hợp đốt rác thải y tế thì nên chọn

hệ số tiêu hao khơng khí



αR



=1,20.



b. Xác định lượng khơng khí cần thiết khi đốt cháy 100 kg rác y tế

Giả thiết thành phần khơng khí chỉ có oxi và nitơ, các thành phần khác

khơng đáng kể.

Khi tính sự cháy của rác quy ước:

• Khối lượng ngun tử của các khí lấy theo số ngun gần đúng.

• Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3.

• Khơng tính sự phân hóa nhiệt của tro.

• Thể tích của khơng khí và sản phẩm cháy qui về đk chuẩn: 0 oC, 760



mmHg.

Bảng 3.4: Thành phần rác y tế chuyển thành lượng mol

Thành

phần



% khối

lượng



Khối lượng

(kg)



Khối lượng

phân tử (g)



Lượng mol

(kmol)



48



C



50,85



50,85



12



4,2375



H



6,71



6,71



2



3,355



O



19,15



19,15



32



0,598



N



2,75



2,75



28



0,0982



Ca



0,1



0,1



40



0,0025



P



0,08



0,08



15



0,0053



S



2,71



2,71



32



0,0847



Cl



15,1



15,1



71



0,2127



A



1,05



1,05



-



-



W



1,5



1,5



18



0,0833



Tổng



100



100



-



-



(Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường CEFINEA – 05 – 2005 )

• Các phản ứng đốt cháy:



C + O2 = CO2



H2 + 1/2 O2 = H2O



S + O2 = SO2

H2 + Cl2 = 2HCl



Ca + 1/2 O2 = CaO

N2 = N2



2P + 5/2 O2 = P2O5

H2O = H2O



Theo các phản ứng, tính được lượng khơng khí cần để đốt 100 kg rác

Bảng 3.5: Lượng khơng khí cần thiết để đốt 100 kg rác

Rác



Khơng khí



(Kmol)



(Kmol)



(Kmol)



Kmol



n.m3



12



4,2375



4,2375



6,71



2



3,355



1,6775



19,15



19,15



32



0,598



- 0,598



N



2,75



2,75



28



0,0982



-



Ca



0,1



0,1



40



0,0025



0,00125



5,41 + 20,352



25,762 x 22,4



Tổng cộng



N2



5,41 x 3 ,762



Phân



O2



P



0,08



0,08



15



0,0053



0,0066



S



2,71



2,71



32



0,0847



0,0847



Hàm



Khối



lượng



lượng



%



(Kg)



C



50,85



50,85



H



6,71



O



Thành

phần



tử

lượng

(g)



Lượng

mol



49



Cl



15,1



15,1



71



0,2127



-



A



1,05



1,05



-



-



-



W



1,5



1,5



18



0,0833



-



Tổng



100



100



-



-



5,41



20,352



25,76



577,0



2



7



• Lượng khơng khí theo lý thuyết: L0 = 577,07 (m3)

• Lượng khơng khí thực tế:



α=





L0



Ta có:

L=

Với



α

α



x L0 = 577,07 x 1,1 = 634,78 (m3)

= 1,1: hệ số tiêu hao khơng khí khi đốt rác.



3.2.3. Xác định lượng và thành phần sản phẩm cháy

a. Thành phần và lượng sản phẩm cháy

Bảng 3.6: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg rác

Thành



Từ không



Sản phẩm



Tổng cộng



phần



khí (Kmol)



cháy (Kmol)



Kmol



n.m3



% thể tích



CO2



-



4,2375



4,2375



94,92



12,731



H2O



0,0833



3,355



3.438



77,0112



10,329



SO2



-



0,0847



0,0847



1,8973



0,254



HCl



-



0,4252



0,4252



9,5244



1,277



N2



23,9353



24,0335



24,0335



538,3504



72,207



CaO



-



0,0025



0,0025



0,0056



0,008



P2O5



-



0,00265



0,00265



0,05936



0,008



O2



6,34 – 5,302



-



1,0604



23,753



3,186



Tổng



25,6013



32,141



33,2841



745,57



100



b. Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy

• Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện tiêu



chuẩn:

50



ρ0 =



44 × 4,2375 + 18 × 3,438 + 64 × 0,0847 + 36,5 × 0,4252 + 28 × 24,0335

745,57

56 × 0,0025 + 110 × 0,00265 + 32 × 1,0604

+

= 1,31( Kg / m 3 )

745,57



3.3. TÍNH TỐN BUỒNG SƠ CẤP

3.3.1. Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết của dầu DO

Khi khơng nung trước nhiên liệu và khơng khí, hệ số tiêu hao khơng khí

α



= 1,2; hàm nhiệt tổng được xác định theo cơng thức:



Qtd

i∑ =



Trong đó:

Qtd: nhiệt trị thấp của dầu DO, Qtd = 40048,33 kJ/kg

V: thể tích sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO, V = 13,1774 (nm3).



i∑ =



40048,33

= 3039,168(kJ / nm 3 )

13,1774



Theo phụ lục II Tính Tốn Kỹ Thuật Nhiệt Lò Cơng Nghiệp T1 và bảng

4.3 (thành phần sản phẩm cháy của dầu DO). Xác định được i 1, i2 ứng với giá trị

t1, t2:

Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết của lò: t1 = 1800oC < tlt < t2 = 1900oC

• Ứng với t1 = 1800oC:



iCO2 = CO2 × 4360,67 = 0,12225 × 4360,67 = 533,092

i H 2O = H 2 O × 3429,9 = 0,08924 × 3429,9 = 306,084

iO2 = O2 × 2800,48 = 0,03332× 2800,48 = 93,312

i N 2 = N 2 × 2646,74 = 0,75492 × 2646,74 = 1998,077

i SO2 = SO2 × 4049,9 = 0,00027 × 4049,9 = 1,093

i1800 = 2931,658(kJ / m 3 )

• Ứng với t2 = 1900oC:



51



iCO2 = CO2 × 4634,76 = 0,12225 × 4634,76 = 566,6

i H 2O = H 2 O × 3657,65 = 0,08924 × 3657,65 = 326,41

iO2 = O2 × 2971,3 = 0,03332× 2971,3 = 99

i N 2 = N 2 × 2808,22 = 0,75492 × 2808,22 = 2119 ,98

i SO2 = SO2 × 4049,9 = 0,00027 × 4049,9 = 1,093

i1900 = 3113,083(kJ / m 3 )

CO2, H2O, O2, N2, SO2 lần lượt là % trọng lượng sản phẩm cháy khi đốt

i∑



dầu DO.Theo kết quả: i1800< < i1900, giả thiết về nhiệt độ cháy lý thuyết phù

hợp và nhiệt độ lý thuyết được xác định theo công thức:



t lt = t1 +



i∑ − i1800

× 100

i1900 − i1800



= 1800 +



3039,168 − 2931,658

× 100 = 1859,3o C

3113,083 − 2931,658



Vậy nhiệt độ cháy lý thuyết của lò: tlt = 1859,3oC ≈ 1860oC

3.3.2. Xác định nhiệt độ thực tế của lò

• Nhiệt độ thực tế của lũ c xỏc nh theo cụng thc:



ttt = ỗtt x tlt

Trong ú:



ỗtt : h s tn tht hm nhit ca sản phẩm cháy, theo bảng 1 – 9 sách

Tính Tốn K Thut Nhit Lũ Cụng Nghip Tp 1.



ỗtt = 0,6 0,83; chn ỗtt = 0,7.

Nhit thc t của lò: ttt = 0,7 x 1860 = 1302 oC.



3.3.3. Tính cân bằng nhiệt và lượng nhiên liệu tiêu hao

a. Mục đích tính cân bằng nhiệt

Đánh giá chất lượng làm việc của thiết bị qua việc xác định các tham số.

Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao.

b. Tính cân bằng nhiệt





Nhiệt thu:



• Nhiệt do cháy dầu DO:

52



Q1 = Bd x Qtd (W)

Trong đó:

Bd : lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/s);

Qtd = 40048,33 (kJ/kg) = 40048,33.103 (J/kg): nhiệt trị thấp của dầu DO.

 Do đó: Q1 = 40048,33.103 x Bd (W).

• Nhiệt do cháy rác:



Q2 = Br x Qtr = 0,0083 x 22323,8 = 186,031 (kJ/s)

Trong đó:

Br = 30 (kg/h) = 0,0083 (kg/s): lượng rác đốt trong lò;

Qtr = 22323.8 (kJ/kg): nhiệt trị thấp của rác.





Nhiệt chi:



• Nhiệt lượng để đốt cháy rác:



Do thành phần của rác y tế khá phức tạp nên nhiệt lượng cung cấp để cháy

rác được xác định bằng thực nghiệm và chấp nhận rác cháy ở 800oC.

Theo Hazadous Wastc incineration thì rác y tế có nhiệt lượng cần để đốt

cháy 1 kg rác y tế: Qcr = 22,44.106 J/kg.

• Nhiệt lượng cần thiết để đốt rác ở 800oC:



Q3 = Br . Qcr = 0,0083 . 22,44.106 = 186252 (W)

• Nhiệt lượng mất do sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO:



Tại buồng sơ cấp, rác cháy ở 800oC:

Q4 = v . Bd . Ck . tk0 (W) (5 -13)

v = 13,1774 (n.m3): lượng sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO;

Bd: lượng dầu Do tiêu hao (kg/s);

ik = Ck.tk: hàm nhiệt trung bình của sản phẩm cháy ở nhiệt độ ra khỏi

buồng sơ cấp.



53



iCOi 2 ' = CO2 × 1718,95 = 0,12225 ×1718,95 = 210,14

i H i 2O = H 2 O × 1328,11 = 0,08924 × 1328,11 = 118 ,52

iOi 2 = O2 × 1162 ,32 = 0,03332× 1162 ,32 = 38,73

i N i 2 = N 2 ×1094,65 = 0,75492×1094,65 = 826,37

iSO2 = SO2 × 1745,1 = 0,00027 ×1745,1 = 0,471

∑ i = 1194 ,231( kJ / m 3 ) = ik

Q4 = 13,1774 x 1194,231.103 x Bd= 15736859,58 Bd (W)

• Nhiệt lượng mất do dẫn nhiệt qua nóc, tường, đáy lò, khe hở…



Nhiệt lượng mất phụ thuộc vào thể tích, vật liệu xây lò…Thường chiếm

10% nhiên liệu tiêu hao lò.

Q5 = 10%(186031 + 40048330.Bd)

• Nhiệt lượng mất do cháy khơng hồn tồn:



Khi đốt cháy rác ở 800oC thì lượng sản phẩm cháy ra khỏi lò chứa khoảng

2% CO và 0,5%H2 chưa kịp cháy. Nhiệt trị của hỗn hợp là 12,14 kJ/n.m3 .

Gọi P là phần sản phẩm chưa cháy ( P = 0,005 – 0,03), chọn P = 0,03.

Q6 = P . Br . vr . 12,14.103

= 0,03 x 0,0083 . 7,4557 . 12140

= 22538 (W)

vr = 7,4557 (m3) : lượng sản phẩm cháy khi đốt 1 kg rác.

b. Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao

Lượng nhiên liệu tiêu hao xác định dựa vào cân bằng nhiệt thu và nhiệt chi:

Qthu = Qchi

Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 +Q6

→ 40048,33.103Bd + 186031 = 186252 + 15736859,58Bd

+ 0,1(186031 + 40048330.Bd) + 22538

→ Bd = 0,0023 ( kg/s) = 7,3 (kg/h)

• Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích:



Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích được xác định theo cơng thức:



ηnl =



Q3 − Q2

Q1



Trong đó: Q1 : nhiệt lượng thu được do cháy dầu;

54



Q1 = Bd x Qtd = 0,002 x 40048,33.103 = 80096,66 (W);

Bd = 0,002 (kg/s): lượng nhiên liệu tiêu hao;

Qtd = 40048,33.103 (J/kg): nhiệt trị thấp của dầu;

Q2 = 216987 (J/s): lượng nhiệt sinh ra do cháy rác;

Q3 = 218116,8 (W): nhiệt chi để cháy rác ở buồng sơ cấp.

Do đó:



η nl =



Q3 − Q2 186252 − 186031

=

= 0,027

Q1

80096,66



• Suất tiêu hao nhiệt :



Q1 Bd Qtd 0,002 × 40048,33.10 3

b=

=

=

G

G

0,0083

= 9650200( J )

G = 0,0083 (kg/s): cơng suất lò.

3.3.4. Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn

Bd Qtd

0,002 × 40048,33.10 3

b=

=

29300G

29300 × 0,0083

= 0,329( J )

3.3.5. Xác định kích thước buồng sơ cấp

Kích thước lò được xác định gồm: tính thể tích buồng đốt và diện tích mặt

ghi.

a. Xác định thể tích buồng đốt

• Thể tích buồng được xác định theo cơng thức



V=



Qtd × Bd + Qtr × G 3

(m )

q



Trong đó:

Qtd = 40048,33 (kJ/kg): nhiệt trị thấp của dầu.

Qtr = 22323,8 (kJ/kg): nhiệt trị thấp của rác.

Bd = 7,3(kg/h): lượng dầu tiêu hao.



55



q = 581.103: mật độ nhiệt thể tích buồng đốt từ bảng 3-4/94 Tính

Tốn Kỹ Thuật Nhiệt Lò Cơng Nghiệp T1: q = (290 – 581).103

(W/m3).

Thể tích buồng đốt:



Qtd × B d + Qtr × G 40048,33 × 7,3 + 22323,8 × 35

V=

=

q

581.10 3

= 1,85(m 3 )

b. Xác định diện tích bề mặt ghi lò

Diện tích bề mặt ghi phụ thuộc vào lượng nhiên liệu B đốt trong một đơn

vị thời gian và cường độ cháy của ghi R, diện tích bề mặt ghi lò F:

F=



B

R



(m2 )



Trong đó:

B: lượng nhiên liệu chuẩn sử dụng trong 1 giờ (kg/h).

R = 100 kg/m2: cường độ cháy của ghi theo bảng 3-5/95 Tính Tốn Kỹ

Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp T1.

1 kg rác = 0,9359 kg nhiên liệu tiêu chuẩn.

B = 7,3 + 0,9359



×



30 = 35,4 (kg/h)



Diện tích bề mặt ghi:

F=



B

R



=



35,4

= 0,354(m 2 )

100



Diện tích mắt gió trên ghi lấy bằng 40% tổng diện tích ghi, diện tích ghi:

F = 0,354 . 0,4 + 0,354 = 0,5 (m2)

• Nếu thiết kế ghi hình vng thì cạnh ghi:



a = F = 0,5 = 0,71(m)



c. Xác định kích thước buồng đốt

V = L . B . H = 1,85 (m2)

Chọn: L = 1,85 (m); B = 1 (m) H = 1 (m).

3.3.6. Tính thiết bị đốt

a. Đặc điểm chung và phân loại thiết bị đốt nhiên liệu lỏng

56



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ CÔNG SUẤT 30KG/H CHO BỆNH VIỆN ĐA KHOA HÀ ĐÔNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×