Tiểu luận đồ án thiết kế lò hơi có công suất 125 tấn

Đồ án nghiên cứu Tiểu luận đồ án thiết kế lò hơi có sản lượng hơi 125 th, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

Trường đại học

Trường Đại Học

Chuyên ngành

Kỹ Thuật Nhiệt

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

tiểu luận

2023

114
1
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI

1.1. Chọn sơ bộ dạng lò hơi

1.2. Dạng cấu trúc của pheston

1.3. Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt

1.4. Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí

1.5. Đáy buồng lửa

1.6. Nhiệt độ khói và không khí

1.6.1. Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò (θth)

1.6.2. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (θ”th)

1.6.3. Chọn nhiệt độ không khí nóng

1.7. Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi

2. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

2.1. Tính thể tích không khí lý thuyết

2.2. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết

2.3. Thể tích sản phẩm cháy thực tế

2.4. Phân thể tích các khí

2.5. Hệ số không khí thừa

2.6. Tính entanpi của không khí và khói

2.7. Bảng đặc tính sản phẩm cháy

3. CHƯƠNG III: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI

3.1. Lượng nhiệt đưa vào lò

3.2. Nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi

3.3. Các tổn thất nhiệt của lò hơi

3.3.1. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học

3.3.2. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học

3.3.3. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi

3.3.4. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh lò hơi

3.3.5. Tổn thất nhiệt vật lý của xỉ thải ra ở đáy buồng lửa

3.4. Nhiệt lượng sử dụng hữu ích trong thiết bị lò hơi

3.5. Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA

4.1. Xác định kích thước hình học của buồng lửa

Tóm tắt

I. Giới thiệu về lò hơi

Lò hơi là thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi nước. Lò hơi công suất lớn, như lò hơi 125 tấn, đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp hơi nước cho các quy trình sản xuất. Trong bối cảnh hiện nay, khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, việc thiết kế và tối ưu hóa lò hơi trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Thiết kế lò hơi không chỉ yêu cầu kiến thức chuyên môn mà còn cần sự hiểu biết về các tiêu chuẩn kỹ thuật và công nghệ hiện đại. Theo TS Hoàng Ngọc Đồng, lò hơi là một phần không thể thiếu trong các nhà máy nhiệt điện, nơi mà công suất lò hơi quyết định hiệu quả sản xuất điện năng.

1.1. Nhiệm vụ và vai trò của lò hơi

Lò hơi có nhiệm vụ chính là sản xuất hơi nước phục vụ cho các quá trình công nghiệp. Hơi nước được sử dụng làm chất tải nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt, giúp gia nhiệt cho sản phẩm. Lò hơi công nghiệp không chỉ được sử dụng trong nhà máy nhiệt điện mà còn trong nhiều lĩnh vực khác như chế biến thực phẩm, dệt may, và sản xuất hóa chất. Việc thiết kế một lò hơi hiệu quả không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo tài liệu, lò hơi có công suất lớn như 125 tấn thường được thiết kế với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và hiệu suất cao.

II. Thiết kế lò hơi 125 tấn

Quá trình thiết kế lò hơi 125 tấn bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc xác định sơ bộ dạng lò hơi đến tính toán các thông số kỹ thuật. Đầu tiên, cần chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa phù hợp với loại nhiên liệu sử dụng. Trong trường hợp này, lò hơi được thiết kế với buồng lửa phun, sử dụng nhiên liệu rắn như than gầy. Việc lựa chọn cấu trúc buồng lửa ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của lò hơi. Công nghệ lò hơi hiện đại yêu cầu các thiết bị như quạt khói, quạt gió, và bộ khử bụi được bố trí hợp lý để tối ưu hóa quá trình đốt cháy và giảm thiểu khí thải độc hại.

2.1. Các thông số kỹ thuật

Các thông số kỹ thuật của lò hơi 125 tấn bao gồm sản lượng hơi định mức, áp suất và nhiệt độ hơi ở đầu ra. Cụ thể, sản lượng hơi được xác định là 125 tấn/h với áp suất 6 bar và nhiệt độ 445°C. Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi cũng được xác định là 180°C. Việc tính toán các thông số này là rất quan trọng để đảm bảo lò hơi hoạt động hiệu quả và an toàn. Ngoài ra, việc lựa chọn nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của lò hơi. Nhiên liệu có thành phần hóa học khác nhau sẽ dẫn đến các chỉ số khác nhau trong quá trình đốt cháy, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất và lượng khí thải.

III. Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu

Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu là một phần quan trọng trong thiết kế lò hơi. Để xác định thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy, cần tính toán dựa trên thành phần hóa học của nhiên liệu. Đối với nhiên liệu rắn như than gầy, thể tích không khí lý thuyết được tính toán dựa trên công thức cụ thể. Việc xác định thể tích sản phẩm cháy cũng rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến hiệu suất và lượng khí thải ra môi trường. Hệ số không khí thừa cũng cần được tính toán để đảm bảo quá trình cháy diễn ra hoàn toàn và hiệu quả.

3.1. Tính toán thể tích không khí lý thuyết

Thể tích không khí lý thuyết được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn, giúp xác định lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy. Công thức tính thể tích không khí lý thuyết là V0kk = 0,0889 (Clv + 0,375 Slv) + 0,265 Hlv - 0,033 Olv. Kết quả tính toán cho thấy thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho 1 kg nhiên liệu rắn là 7,985 m3tc/kg. Việc tính toán chính xác thể tích không khí lý thuyết không chỉ giúp tối ưu hóa quá trình cháy mà còn giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường.

IV. Tính cân bằng nhiệt lò hơi

Tính cân bằng nhiệt trong lò hơi là một bước quan trọng để xác định hiệu suất hoạt động của lò. Lượng nhiệt đưa vào lò được tính toán dựa trên nhiệt trị thấp của nhiên liệu và các tổn thất nhiệt trong quá trình hoạt động. Hiệu suất nhiệt của lò hơi được tính theo công thức ηlò = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6). Kết quả tính toán cho thấy hiệu suất nhiệt của lò hơi đạt khoảng 88,265%. Việc tính toán cân bằng nhiệt không chỉ giúp đánh giá hiệu suất của lò mà còn giúp tìm ra các giải pháp cải tiến để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

4.1. Các tổn thất nhiệt của lò hơi

Các tổn thất nhiệt trong lò hơi bao gồm tổn thất do khói thải, cháy không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học, và tổn thất nhiệt ra môi trường. Tổn thất nhiệt do khói thải được xác định dựa trên nhiệt độ khói thải và hệ số không khí thừa. Các tổn thất này cần được tính toán chính xác để có thể đưa ra các biện pháp cải tiến hiệu suất lò hơi. Việc giảm thiểu tổn thất nhiệt không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI 1.1 Chọn sơ bộ dạng lò hơi: 1.1 Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa Dựa vào công suất của lò hơi là 125 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn (than gầy) nên chọn lò hơi buồng lửa phun. Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ π 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 điều đặt ở vị trí thấpnhất. Vậy ta sử dụng phương pháp thải xỉ lỏng do nhiên liệu đốt là than gầy có hàm lượng chất bốc thấp (Vch=12%) 9[1] 1.2 Dạng cấu trúc của pheston.

Cấu tạo của pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau của buồng lửa vì các ống của cụm pheston chính là các ống của dàn ống tường sau buồng lửa. Chiều cao của pheston tức cửa ra buồng lửa phụ thuộc vào kích thước đường khói đi vào bộ quá nhiệt. Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xác định cụ thể cấu tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó. Vì nó nằm ở đầu ra buồng lửa có nhiệt độ cao ta sẽ đặt các ống xa để tránh đóng xỉ, mồ hóng….

Để cho khói đi qua và lưu thông dễ dàng, tránh đóng xỉ và mài mòn ống ta chia cụm pheston thành 3-5 dãy ống. Ở đây ta chia thành 4 dãy ống.3 Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt. Chọn bố trí bộ quá nhiệt đối lưu. Tieu luan Đối với lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 510 ℃ trở xuống thì bộ quá nhiệt thường được đặt ở vùng khói có t < 1050 ℃, thường là đặt ở đoạn khói nằm ở đoạn đường khói nằm ngay sau cụm pheston.

Ở đây trao đổi nhiệt giữa khói và cụm ống chủ yếu là trao đổi nhiệt đối lưu nên được gọi là bộ quá nhiệt đối lưu. Các dàn được đặt cách nhau 0,7 – 0,9m để khói dễ dàng lưu thông qua đồng thời tránh khả năng tạo nên cầu xỉ giữa các ống. Thiết kế bố quá nhiệt đặt đứng. Ở lò hơi này 𝑡𝑞𝑛 = 445 ℃ < 510 ℃ nên ta sử dụng bộ quá nhiệt đối lưu.

Bộ quá nhiệt đối lưu được chia thành 2 cấp để tạo điều kiện làm đồng đều trở lực và nhiệt độ giữa các ống xoắn, bên cạnh đó độ gia nhiệt giữa các cấp không lớn lắm và các cấp nhiệt độ hơi trung bình khác nhau nên mỗi cấp được chế tạo bởi các loại vật liệu phù hợp với nhiệt độ làm việc của nó do đó tiết kiệm được vật liệu đắt tiền.4 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí. Việc bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí có liên quan chặt chẽ với nhau. Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy sẽ quyết định việc bố trí bộ sấy thành một hay hai cấp và do đó bộ hâm nước cũng sẽ được bố trí cho phù hợp. Nhiệt độ không khí nóng cấp cho lò được chọn dựa vào loại nhiên liệu đốt và loại buồng lửa.

Nhiệt độ không khí nóng càng cao thì nhiên liệu càng dễ cháy và dễ cháy kiệt nhiên liệu nhưng kim loại chế tạo càng phải tốt và bề mặt nhận nhiệt càng lớn do đó giá thành càng cao. Nhiệt độ không khí nóng được chọn theo mục 1. Nhiệt độ không khí nóng cao, bề mặt nhận nhiệt lớn, cần phải đặt một phần daaufra của bộ sấy không khí trong vùng có nhiệt độ khói cao => phân bộ sấy không khí thành 2 cấp, khi đó bộ hâm nước có thể làm một cấp bố trí giữa 2 cấp bộ sấy không khí. Tuy nhiên như vậy thì bộ sấy không khí cấp 2 nằm ngay sau bộ quá nhiệt, vùng có nhiệt độ khói quá cao nên sẽ chóng hỏng.

Để bảo vệ bộ sấy không khí cấp 2, ta chia bộ hâm nước thành 2 cấp và bộ sấy không khí cấp 2 được đặt giữa 2 cấp của bộ hâm nước.5 Đáy buồng lửa Tieu luan Đối với buồng lửa đối bột thải xỉ lỏng thì đáy buồng lửa có dạng đáy bằng, hơi nghiêng ,lỗ thải xỉ đặt giữa hoặc bên cạnh.2Nhiệt độ khói và không khí.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò (θth) Là nhiệt độ khói ra khỏi BSKK tra bảng 1.1 [I] với nhiên liệu rẻ tiền, chọn θ th = 120oC nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao hơn vần hoạt động tốt.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (θ”th) Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa θ’’bl được chọn theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng của tro. Đối với than gầy, nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa phải nhỏ hơn t 1 – (50 ⁓ 1000C).3 Chọn nhiệt độ không khí nóng. Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy không khí được chọn dựa trên loại nhiên liệu, phương pháp đốt và phương pháp thải xỉ. Theo tài liệu 1 trang 15, đối với buồng lửa thải xỉ lỏng với hệ thống nghiền than kiểu kín, ta chọn tkkn = 3500C Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi Tieu luan Hình 1 Chú thích: 1.Bộ quá nhiệt đối lưu Tieu luan 8.Bộ hâm nước cấp 2 9.Bộ sấy không khí cấp 2 10.Bộ hâm nước cấp 1 11.Bộ sấy không khí cấp 1 Tieu luan Đồ án Lò GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng Hơi CHƯƠNG II TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 2.

Tính thể tích không khí lý thuyết Được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn : V0kk = 0,0889 ( Clv + 0,375 Slv ) + 0,265 Hlv – 0,033 Olv [m3tc/kg] = 0,0889 (70,55 + 0,375. Thể tích sản phẩm cháy 2. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết Khi cháy 1 kg nhiên liệu rắn : - Theo 2. VRO2 = VCO2 + VSO2 = 0,01866 ( Clv + 0,375Slv ) , m3/kg = 0,01866 ( 70,55 + 0,375.

0,59 ) = 1,32 m3tc/kg - Theo 2. 7,494 = 5,92 m3tc/kg - Theo 2.Gph , m3tc/kg = 0,111.7,494 + 0 ,m3tc/kg = 0,745 m3tc/kg. SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 Trang 8 Tieu luan Trong đó Gph là lượng hơi để phun dầu vào lò ,đối với nhiên liệu rắn thì Gph = 0. Thể tích khói khô lý thuyết : V0kkho = VRO2 + V0N2 = 1,32 + 5,92 = 7,24 m3tc/kg.

Thể tích khói lý thuyết : V0K = V0kkho + V0H2O = 7,24 + 0,745 = 7,985 m3tc/kg. Thể tích sản phẩm cháy thực tế. Thể tích hơi nước - Theo 2. VH2O = V0H2O + 0,0161 ( - 1 ) V0KK , m3tc/kg 2.

Thể tích khói thực : VK = Vkkhô + VH2O = V0kkho + ( - 1 ) V0KK + VH2O , m3tc/kg 2. Phân thể tích các khí - Khí 3 nguyên tử : Theo 2. Ta có : rRO2 = VRO2/VK - Hơi nước : Theo 2. Ta có : rH2O = V0H2O/VK 2.

Hệ số không khí thừa: Hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa được xác định tùy thuộc vào loại nhiên liệu, phương pháp đốt. Đối với buồng lửa phun đốt bột than thải xỉ lỏng, hệ số Tieu luan không khí thừa được tính theo bảng 3 (Đặc tính tính toán buồng lửa thải xỉ khô có D từ 75 T/h), tài liệu 1, phụ lục 2, trang 176. Chọn buồng lửa thải xỉ lỏng với nhiên liệu là than gầy => Hệ số không khí thừa đầu ra buồng lửa α’’ = 1,25 Lượng không khí lọt vào trong khói được xác định theo bảng 2. STT Các bộ phận của lò  1 Buồng lửa 0,1 2 Pheston 0 3 Bộ quá nhiệt cấp 2 0,03 4 Bộ quá nhiệt cấp 1 0,03 5 Bộ hâm nước cấp 2 0.02 6 Bộ sây không khí cấp 2 0,03 7 Bộ hâm nước cấp 1 0,02 8 Bộ sấy không khí cấp 1 0,03 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: ’' = ’ + ∆  Ta có bảng hệ số không khí thừa: Tieu luan STT Tên bề mặt đốt Hệ số không khí thừa Đầu vào ’ Đầu ra ” 1 Buồng lửa 1,15 1,25 2 Pheston 1,25 1,25 3 Bộ quá nhiệt cấp 2 1,25 1,28 4 Bộ quá nhiệt cấp 1 1,28 1,31 5 Bộ hâm nước cấp 2 1,31 1,33 6 Bộ sấy không khí cấp 2 1,33 1,36 7 Bộ hâm nước cấp 1 1,36 1,38 8 Bộ sấy không khí cấp 1 1,38 1,41 Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí β" = ”bl - 0 - n = 1,25 - 0,1 - 0.1 = 1,05 0: lượng không khí lọt vào buồng lửa n: lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than 2.

Thể tích thực của sản phẩm cháy 1. Thể tích hơi nước VH2O = V0H2O + 0,0161 ( - 1 ) V0KK , [m3tc/kg] =0,745 + 0. Thể tích khói thực: Vk = Vkkhô + VH2O = V0kkho + ( - 1 ) V0kk + VH2O , [m3tc/kg] =7,24 + (1,25 - 1). Phân thể tích các khí - Khí 3 nguyên tử : rRO2 = VRO2/Vk = 1,32/9,863 = 0,133 - Hơi nước : rH2O = V0H2O/Vk = 0,745/9,863 = 0,075 4.

Nồng độ tro bay theo khói μ = 10.0,95)/9,863 = 8,187 [g/m3tc] Với ab = 0,95 là tỉ lệ tro bay theo khói, theo bảng 3 trang 176 tài liệu 1.Tính entanpi của không khí và khói Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy là: Iokk = V0kk(Cp)kk ,[kJ/kg] trong đó: V0kk – thể tích không khí lý thuyết, [m3tc/kg] Cp – nhiệt dung riêng của không khí, [kJ/m3tcK] Cp = 1,2866 + 0,0001201.t  - nhiệt độ của các chất khí [0C] Entanpi của khói lý thuyết được tính: I0k = VRO2(C)RO2 + V0N2(C)N2 + V0H2O(C)H2O, [kJ/kg] Trong đó C là nhiệt dung riêng [kJ/kgđộ] Entanpi của tro bay: ab.Alv Itr= Ctro.I0kk + Itr [kJ/kg] Tieu luan 103.Alv Mà Itr lv = 103.8,5/28990 = 0,28 < 6 nên bỏ qua = Qt Bảng 2.1: Đặc tính sản phẩm cháy Tieu luan Đồ án Lò GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng Hơi TT Tên Ký Công thức tính Đơn vị BL BQN2 BQN1 BHN2 BSK2 BHN1 BSKK1 Khói đại hiệu & thài lượng feston 1 Hệ số α’’ 1,25 1,28 1,31 1,33 1,36 1,38 1,41 1,41 kk thừa đầu ra 2 Hệ số α (α’’ + α’)/2 1,25 1,265 1,295 1,32 1,345 1,37 1,395 1,395 kk thừa trung bình 3 Lượng Vthừa (α – 1)V0kk m3tc/kg 1,873 1,986 2,211 2,398 2,585 2,77 2,96 2,96 không khí thừa 4 Thể VH2O V0H2O+0.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Thiết kế lò hơi công suất 125 tấn: Tiểu luận và đồ án" cung cấp cái nhìn sâu sắc về quy trình thiết kế và tính toán lò hơi có công suất lớn, đặc biệt là trong ngành công nghiệp. Tác giả phân tích các yếu tố kỹ thuật cần thiết để đảm bảo hiệu suất tối ưu và an toàn trong vận hành. Bài viết không chỉ giúp người đọc hiểu rõ hơn về các tiêu chuẩn thiết kế mà còn nêu bật những lợi ích của việc áp dụng công nghệ hiện đại trong sản xuất lò hơi.

Để mở rộng kiến thức của bạn về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo thêm bài viết Luận văn thạc sĩ công nghệ nhiệt nghiên cứu tính toán trao đổi nhiệt trong buồng lửa lò hơi đốt trấu lớp sôi cải tiến, nơi bạn sẽ tìm thấy thông tin chi tiết về trao đổi nhiệt trong lò hơi. Ngoài ra, bài viết Tính toán thiết kế lò hơi đốt dầu do công suất 1.5 t/h dùng để giặt ủi sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn về thiết kế lò hơi trong một ứng dụng cụ thể. Cuối cùng, bài viết Đồ án hcmute thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp thới hòa công suất 4000 m3 ngày đêm có thể giúp bạn hiểu thêm về các hệ thống hỗ trợ trong ngành công nghiệp, từ đó nâng cao kiến thức tổng quát về quy trình sản xuất và xử lý.