Tải bản đầy đủ - 0trang
Đồ án mơn học: Lò Hơi

Thiện



GVHD: Th ạc Sĩ . Nguy ễn Duy



V0H2O = 0,112.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161.V0kk + 1,24.Gph

Ta dùng vòi phun kiểu cơ khí, nên có thể xem như Gph = 0 nên:

V0H2O = 0,112.1,3 + 0,0124.4,9 + 0,0161.5

= 0,287 (m3tc/kg)

Vậy thể tích khói khơ lý thuyết:

V0kkhơ = V0RO2 + V0N2

= 1,264 + 3,962

= 5,226 (m3tc/kg)

Thể tích khói lý thuyết

V0k = V0kkho + V0H2O

= 5,226 + 0,287

= 5,513 (m3tc/kg)

2.2.2 Thể tích sản phẩm cháy thực

(Theo bảng 9-5 trang 191 lò hơi 1) ta chọn hệ số khơng khí thừa α = 1,25

Thể tích hơi nước thực tế trong sản phẩm cháy:

0



VH2O = V0H2O + 0,0161.(α -1).v



kk



= 0,287 + 0,0161(1.25 -1).5,226

= 0,308 (m3tc/kg)

Thể tích khói thực tế

Vk = Vkkho + VH2O

= V0kkho + (α -1).V0kk + VH2O

= 5,513 +(1,25-1).5,226 +0,287

= 7,1065 (m3tc/kg)

Phân thể tích các khí:

-



Khí 3 nguyên tử: r RO2 =



-



Hơi nước:



= = 0,178

r H20 =

= = 0,0404

Vậy rn= r RO2 + r H2O

= 0,178 + 0,0404

= 0,2184



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 7



Đồ án mơn học: Lò Hơi

Thiện



GVHD: Th ạc Sĩ . Nguy ễn Duy



Nồng độ tro bay theo khói (tính theo thể tích khói)



μ= 10. (kg/m3tc)

với ab hệ số tro bay theo khói (theo bảng đặc tính tính tốn của các loại buồng lửa-đồ án mơn học

lò hơi-NSM) với lò phun thải xỉ khơ ta có ab = 0,9



μ= 10. = 3,356 (kg/m3tc)



=>



2.2.3 Hệ số khơng khí thừa theo đường đi của khói

(Theo bảng 10-3 trang 260 lò hơi 1) ta có các giá trị khơng khí lọt vào đường khói (Δα) như sau:

Bảng 1: Giá trị khơng khí lọt vào đường khói

STT

1

2

3

4

5

6

7

8

9



Các bộ phận của lò

Buồng lửa

Bộ pheston

Bộ quá nhiệt cấp 2

Bộ quá nhiệt cấp 1

Bộ hâm nước cấp 2

Bộ sấy khơng khí cấp 2

Bộ hâm nước cấp 1

Bộ sấy khơng khí cấp 1

Hệ thống nghiền than



Δα

0

0

0,025

0,025

0,02

0,05

0,02

0,05

0,1



Hệ số khơng khí thừa tại các vị trí theo đường khói đi:

Hệ số khơng khí thừa đầu ra: α’’ = α’ + Δα

Bảng 2: Hệ số khơng khí thừa tại các vị trí đường khói đi

Thứ tự



Các bộ phận theo đường khói



Hệ số khơng khí thừa

α (đầu vào)

α’’ (đầu ra)

1,25

1,25

1,25

1,25

1,275

1,275

1,3

1,3

1,32

1,32

1,37

1,37

1,39

1,39

1,44

’



1

Buồng lửa

2

Dãy festoon

3

Bộ quá nhiệt cấp 2

4

Bộ quá nhiệt cấp 1

5

Bộ hâm nước cấp 2

6

Bộ sấy khơng khí cấp 2

7

Bộ hâm nước cấp 1

8

Bộ sấy khơng khí cấp 1

Lượng khơng khí ra khỏi bộ sấy khơng khí :

β’ = αbl – Δαng = 1,25 – 0,1 = 1,15

2.3 Tính entanpi của khơng khí và khói: (bảng 4)



- Entanpi của khơng khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 8



Đồ án mơn học: Lò Hơi

Thiện



GVHD: Th ạc Sĩ . Nguy ễn Duy



I0kk = V0kk.(Cp.t)kk kJ/kg

Trong đó: V0kk : Thể tích của khơng khí lý thuyết, (m3tc/kg) .

Cp : Nhiệt dung riêng các loại khí , (kJ/m3tc) .

t : Nhiệt độ các loại khí , (0C) .

Cp =1,2866 + 0,0001201.t

-



Entanpi của khói lý thuyết :

I0k = VRO2 (C.t)RO2 + V0N2.(C.t)N2 + V0H2O.(C.t)H2O , kJ/kg

C : Nhiệt dung riêng , kJ/kg.K

t : Nhiệt độ của các chất khí, ở đây ta lấy nhiệt độ của các chất khí trong

khói thải bằng nhiệt độ khói thải:

t = tth = 130 0C .



-



Entanpi của tro bay :



Itr



= . ab (C.t)

.



tr



, kJ/kg.



Có ab = 0,9 : Tỷ lệ độ tro của nhiên liệu bay theo khói

Vì

-



= = 1,01 < 6 nên có thể bỏ qua.



Entanpi của khói thực tế :

Ik = I0k + (α-1). I0kk + Itro = I0k + (α-1).I0kk



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 9



Đồ án môn học: Lò Hơi



GVHD: Thạc Sĩ . Nguyễn Duy Thiện



Bảng 3 : Đặc tính của sản phẩm cháy

STT



Tên đại lượng và cơng thức tính



Kí

hiệu



1



Hệ số khơng khí thừa trung bình:



α



’



Đơn vị



B. Lửa

và

feston

1,25



BQN

Cấp II



BQN

Cấp I



BHN

Cấp II



BSKK

Cấp II



BHN

Cấp I



BSKK

Cấp I



Khói

thải



1,263



1,288



1,31



1,345



1,38



1,415



1,44



’’



α = 0,5(α + α )

2

3

4

5

6

7

8



Thể tích khơng khí thừa:

(α -1).V0kk

Thể tích hơi nước thực tế

V0H2O + 0,0161(α -1).V0kk

Thể tích khói thực tế

0

V RO2 + VN2 + (α -1).V0kk + VH2O

Phân thể tích hơi nước

VH2O/Vk

Phân thể tích các khí 3 nguyên tử

VRO2/Vk

rn = rH2O + rRO2

Nồng độ tro bay trong khói

μ= 10.



Vth



m3tc/kg



1,476



1,553



1,700



1,830



2,037



2,244



2,450



2,598



VH2O



m3tc/kg



0,354



0,355



0,357



0,359



0,363



0,366



0,369



0,372



Vk



m3tc/kg



7,678



7,756



7,905



8,037



8,248



8,458



8,667



8,818



rH2O



_



0,046



0,046



0,045



0,045



0,044



0,043



0,043



0,042



rRO2



_



0,154



0,153



0,150



0,147



0,143



0,140



0,136



0,134



rn

μ



_

Kg/ m3tc



0,2

29,305



0,199

29,000



0,195

28,460



0,192

27,990



0,187

27,280



0,183

26,600



0,179

25,950



0,176

25,520



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 10



Đồ án mơn học: Lò Hơi



GVHD: Thạc Sĩ . Nguyễn Duy Thiện



Mỗi bộ phận lò hơi có hệ số khơng khí thừa và vùng nhiệt khói làm việc khác nhau. Để đơn giản, khơng cần tính entanpi cho suốt giải

nhiệt độ 1000C-22000C cho tất cả các bộ phận mà ở mỗi bộ phận chỉ cần tính trong phạm vi nhiệt độ làm việc của bơ phận đó mà thơi.

Bảng 4: Entanpi của sản phẩm cháy (dựa vào bảng 3-2 trang 36 lò hơi 1)

Hệ số khơng khí thừa



αbl&pt



αqn2



αqn1



αhn2



αskk2



αhn1



αskk1



Khói thải



Thơng số



1,25

Ik

kJ/kg



1,263



1,288

Ik

kJ/kg



1,31

Ik

kJ/kg



1.345

Ik

kJ/kg



1,38

Ik

kJ/kg



1,415

Ik

kJ/kg

1174,076

2376,36

6

3610,66

6



1,44

Ik

kJ/kg

1267,934

2414,932



0



t( C)



0



0



100

200



I kk

kJ/kg

767,355

1542,622



Ik

kJ/kg

855,624

1736,178



300



2331,825



2642,959



400



3136,736



3576,608



500



3961,664



4629,338



600



4802,891



5520,692



700

800

900



5662,068

6439,757

7422,231



6493,403

7532,181

8604,407



1000



8318,374



9669,300



1100



9226,858



1200

1300



10145,73

5

11071,048



1400



12002,03



10747,40

0

12101,94

8

12890,92

4

14089,115



4548,996



10459,96

5

11748,894

13054,115

14638,82

4

15658,68

6

17089,62



5770,297



5857,453



6783,852



6903,925



7009,588



7982,526

9225,837

10913,55

3

11512,715



8124,078

9386,831

11140,147



8248,644



13124,79

0

14770,27

6



3429,43

8

4658,78

1

5996,112

7177,68

9



12766,66

7

14406,47

8

15064,95

3



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 11



2323,37

4

3447,43

8

4768,56

7

6134,77

0



3668,962



Đồ án mơn học: Lò Hơi



1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200



1

12940,80

7

13886,67

0

14834,85

9

15791,50

5

16748,46

9

17715

18677,63

3

18677,63

3



15110,063

16232,73

5

18178,99

2

18755,18

1

19635,84

8

20779,64

9

22018,42

0

22018,42

0



GVHD: Thạc Sĩ . Nguyễn Duy Thiện



3

18345,26

5

19704,40

2

21887,65

9

22703,05

7

23822,96

5

25208,09

9

26687,82

8

26687,82

8



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 12



Đồ án mơn học: Lò Hơi

Thiện



GVHD: Th ạc Sĩ . Nguy ễn Duy



PHẦN III

CÂN BẰNG NHIỆT LỊ HƠI

Lập phương trình cân bằng nhiệt cho lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cân

bằng giữa nhiệt lượng đưa vào lò hơi với lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q 1 và các tổn thất của lò

Q2 , Q3 , Q4, Q5 , Q6 .

Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có thể xác định được hiệu suất của lò hơi và lượng

tiêu hao nhiên liệu .

3.1. Lượng nhiệt đưa vào lò hơi

Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu và xác định bởi cơng thức 4-3

trang 38 (sách lò hơi 1), ta có:

Qđv = Qlvth + Qnkk + Qnl + Qp



(1)



Trong đó:

•

•

•



Qlvth – nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Qlvth =22246 kJ/kg

Qnkk – nhiệt lượng do khơng khí được sấy nóng bằng nguồn nhiệt bên ngồi. Ở đây khơng

khí vào buồng lửa được lấy từ bộ sấy khơng khí ra nên: Qnkk = 0.

Qnl – nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào. Qnl = Cnl .tnl

Theo công thức 4-5 trang 38 (lò hơi 1) với nhiên liệu rắn thì:



Cnl = Cdnl . +

Cdnl – tỷ nhiệt của nhiên liệu khô:

Với than gầy Cdnl = 0,22 kJ/kg0C;

=>



Cnl = 0,22 . +

= 0,298 kJ/kg (rất nhỏ ta có thể bỏ qua nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào).



•



QP – lượng nhiệt do hơi phun vào lò hơi vì ta dùng vòi phun kiểu cơ khí nên:

Gp = 0 => Qp = 0

(1) => Qđv = Qlvth = 22246 kJ/kg



Mặt khác: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 13



Đồ án mơn học: Lò Hơi

Thiện



GVHD: Th ạc Sĩ . Nguy ễn Duy



3.2 Lượng nhiêt sử dụng có ích :

Theo cơng thức 4-11 trang 39 (lò hơi 1) lượng nhiệt sử dụng có ích trong lò hơi được xác

định bằng cơng thức :

Qhi = B.Q1 = Dqn.(iqn - inc) + Dbh.(i’’ - inc) + Dx(i’ - inc)

Trong đó:

B – lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h;

Dqn, Dbh – lưu lượng hơi quá nhiệt, lượng chi phí hơi bão hòa, kg/h;

Dx – lưu lượng nước xả lò, thường lấy (1,5 -2) % Dqn , kg/h;

iqn, inc , i’, i’’ – Entanpi của hơi quá nhiệt, nước cấp, nước bão hòa, hơi bão hòa, kJ/kg;

Vì: lò hơi khơng dùng hơi bão hòa và lượng nước xả lò nhỏ p= <2%

Ta có: Qhi = B.Q1 = Dqn(iqn - inc);

Với: tqn =5400C & Pqn = 110 bar, (tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt trang 297 BT Nhiệt

Động Kỉ Thuật), ta có: iqn =3450 kJ/kg

Với tnc = 2250C (tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ trang 285 BT Nhiệt Động Kỉ

Thuật), ta có: inc = 966,9 kJ/kg

=> Qhi = B.Q1 = 120.1000(3450 – 966,9)

= 297960000 kJ/h =82,77.103 kW

3.3 Xác định các tổn thất nhiệt của lò hơi:

3.3.1. Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về mặt hóa học: Q3 (kJ/kg), q3(%).

(Theo bảng 10-2 trang 260 sách lò hơi 1) ta chon: Q3 = 0; q3= 0

3.3.2. Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn toàn về mặt cơ học: Q4 (kJ/kg), q4(%).

(Theo bảng 10-2 trang 260 sách lò hơi 1) ta chọn: q4 = 2%

3.3.3. Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh: Q5 (kJ/kg), q5(%).

(Theo đồ thị hình 4-1 trang 46 lò hơi 1) với D= 120t/h ta có: q5 = 0,55%

3.3.4 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài: Q6 (kJ/kg), q6(%).



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 14



Đồ án mơn học: Lò Hơi

Thiện



GVHD: Th ạc Sĩ . Nguy ễn Duy



Vì: lò hơi đốt than bột cháy theo ngọn lửa, thải xỉ khô theo trang 47 sách lò hơi 1 ta có thể bỏ

qua tổn thất này: q6 =0

3.3.5 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngồi

Theo cơng thức 4-15 trang 40 sách lò hơi 1:

Q2 = ( Ik – Ikkl).( 1- ) ;

•



Ik – entanpi khói thải, tính theo nhiệt độ khói thải (t’’k)



Với t’’k = 1300C & α =1,44 từ bảng tính entanpi (bảng 4), ta có: Ik = 1555,684 kJ/kg

•



Ikkl – Entanpi của khơng khí lạnh vào lò kJ/kg

Ikkl = αth .I0kkl

αth = 1,44: hệ số khơng khí thừa tại vị trí khói thải ra khỏi lò.

I0kkl= V0kk.(Ct)kkl – Entanpi của khơng khí lý thuyết

Với: V0kk = 5,905(m3tc/kg)

(Ct)kkl – nhiệt dung riêng và nhiệt độ khơng khí lạnh tkkl =300C

Theo bảng 3-2 trang 36 sách lò hơi 1, ta có: (Ct)kkl =38 kJ/m3tc

=> I0kkl = 5,905.38 = 224,390 kJ/kg

Vậy: Ikkl = 1,44.224,390 = 323,122 kJ/kg



=>



Q2 = (1555,684 – 323,122)(1 - )

= 1207,911 kJ/kg



Tổn thất do khói thải mang ra ngồi:

q2 = = = 0,054 =5,4%

vậy hiệu suất của lò hơi:

= 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)

= 100 – (5,4 + 0 + 2 +0,55 + 0)

= 92,05 %

3.4. Lượng tiêu hao nhiên liệu

(Theo 4-13 trang 40 sách lò hơi 1);



Sinh viên thực hiện: Hoàng Trung Hiếu - Lớp D9 – Nhiệt



Page 15