Tài liệu Tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sản lượng hơi 6 tấn/h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC T NH TO N THI T NGHIỆP HƠI C NG N Ƣ NG HƠI T NH CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN N Tr n Minh (MSSV: 1076713) Ngành: Cơ khí chế biến – Khóa: 33 T N C n T ơ, 05 2011 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ---oOo--****** PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NĂM HỌC : 2010 - 2011 1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn : Nguyễn Thuần Nhi 2. Tên đề tài : Tính toán, thiết kế lò hơi công nghiệp sản lượng hơi 6 tấn/h. 3. Địa điểm thực hiện : Khoa Công Nghệ, Đại Học Cần Thơ 4. Sinh viên thực hiện : Trần Minh Mẫn 5. Họ và tên sinh viên đăng ký thực hiện ( nếu có ): Trần Minh Mẫn 6. Mục đích của đề tài : - Khảo sát tình hình sản xuất tại nhà máy bia Sài Gòn, khu công nghiệp. - Tính toán thiết kế lò hơi. 7. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài: Nội dung chính : + Khảo sát nhà máy bia Sài Gòn, khu công nghiệp. + Tính toán , thiết kế lò hơi . - Giới hạn của đề tài :  Do hạn chế về kinh phí nên đề tài giới hạn trong phần tính toán và thiết kế, không có chế tạo và khảo nghiệm. 8. Các yêu cầu hổ trợ : Các phương tiện thí nghiệm tại Khoa Công nghệ, Đại học Cần Thơ. 9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài ( dự trù chi tiết đính kèm) : 0 đồng DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA TỔ CHUYÊN NGÀNH ĐỀ NGHỊ Trần Minh Mẫn Trang 1 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trong thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp từ 01/ 2011 đến 05/ 2011. Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Thuần Nhi và sự giúp đỡ của Công ty TNHH CĐ Thống Nhất và Công ty TNHH CĐ Thới Hưng. Nay em đã hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp đáp ứng với những yêu cầu đã đặt ra : + Hoàn thành việc khảo sát nhà máy bia Sài Gòn Bạc Liêu và đi thực tế tại công ty TNHH CĐ Thống Nhất và Công ty TNHH CĐ Thới Hưng. + Hiểu được phương pháp tính toán và thiết kế lò hơi :  Xác định cấu trúc cân bằng nhiệt lò hơi, trao đổi nhiệt trong buồng lửa  Thiết kế buồng lửa, bộ hâm nước và bộ sấy không khí  Tính toán, và chọn một số trang bị phụ trong lò hơi  Tính sức bền một vài thiết bị chính trong lò hơi Trang 2 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp LỜI CẢM TẠ Khép lại chương trình bậc Đại Học, những năm tháng học tập và hoạt động miệt mài trên giảng đường Đại Học. Khoảng thời gian không thể gọi là ngắn, đã có biết bao vui buồn của thời sinh viên, nhiều sự cố gắng cùng sự phấn đấu trong học tập. Tất cả là nhằm chuẩn bị cho hành trang sinh viên chúng em trước khi bước vào đời. Sau hơn ba tháng thực hiện đề tài: “Tính toán, thiết kế lò hơi công nghiệp sản lượng hơi 6 tấn/h”, chúng em gặp không ít những khó khăn về tài liệu, kinh nghiệm cũng như kiến thức còn nhiều hạn chế. Nhưng chúng em đã cố gắng hết sức mình để khắc phục những khó khăn đó và đến nay đề tài đã được hoàn thành đúng thời hạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thuần Nhi đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của Khoa Công nghệ nói riêng và thầy cô của Trường Đại học Cần Thơ nói chung đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu trong suốt bốn năm học tại trường. Chúng em xin chân thành cảm ơn các anh chị, cô chú Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Cơ Điện Thới Hưng và Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Cơ Điện Thống Nhất đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Em xin cảm ơn tất cả các bạn đã giúp đỡ nhiệt tình trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện Trần Minh Mẫn Trang 3 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp MỤC LỤC Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM TẠ MỤC LỤC BẢNG CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT .............................................. 12 1. Đặt vấn đề ................................................................................................ 12 2. Mục tiêu ................................................................................................... 12 3. Phương pháp thực hiện ............................................................................. 13 4. Giới hạn của đề tài.................................................................................... 13 CHƯƠNG II : LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................. 14 1. Quá trình phát triển lò hơi ....................................................................... 14 1.1. Lò hơi kiểu bình và lò hơi ống lò, ống lửa ............................................. 14 1.1.1. Lò hơi kiểu bình ........................................................................... 14 1.1.2. Lò hơi ống lò ................................................................................ 15 1.1.3. Lò hơi ống lửa .............................................................................. 16 1.1.4. Lò hơi phối hợp ống lò - ống lửa .................................................. 16 1.2. Lò hơi ống nước có hộp góp và lò hơi nhiều bao hơi .......................... 17 1.2.1. Lò hơi ống nước có hộp góp ......................................................... 17 1.2.2. Lò hơi ống nước có ống góp phân đoạn ........................................ 18 1.2.3. Lò hơi có nhiều bao hơi ................................................................ 19 1.3. Lò hơi ống nước có các dàn ống ......................................................... 21 1.3.1. Lò hơi có tuần hoàn tự nhiên ........................................................ 21 1.3.2. Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức ......................................................... 23 1.3.3. Lò hơi trực lưu .............................................................................. 23 1.4. Lò hơi đặc biệt .................................................................................... 24 1.4.1. Lò có áp suất buồng lửa cao ............................................................ 24 1.4.2. Lò hơi nhà máy điện nguyên tử ....................................................... 25 2. Nguyên lý làm việc của lò hơi ................................................................... 25 2.1 Vai trò của lò hơi và phân loại ............................................................ 25 2.1.1. Vai trò của lò hơi trong nền kinh tế ............................................. 25 2.1.2. Phân loại lò hơi .......................................................................... 26 2.2. Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi ............................................................... 27 2.2.1. Thông số hơi của lò .................................................................... 27 2.2.2. Sản lượng hơi của lò ................................................................... 27 2.2.3. Hiệu suất của lò .......................................................................... 28 Trang 4 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp 2.2.4. Nhiệt thế thể tích của buồng lửa .................................................. 28 2.2.5. Nhiệt thế diện tích trên ghi .......................................................... 29 2.2.6. Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi ........................................ 29 3. Nhiên liệu và quá trình cháy ....................................................................... 30 3.1 Nhiên liệu ............................................................................................ 30 3.1.1.Khái niệm về nhiên liệu ............................................................... 30 3.1.1.1. Nhiên liệu hữu cơ .................................................................. 30 3.1.1.2. Nhiên liệu vô cơ ..................................................................... 30 3.1.2 Thành phần nhiên liệu ................................................................ 30 3.1.2.1. Thành phần của nhiên liệu khí ............................................... 30 3.1.2.2. Thành phần nhiên liệu lỏng .................................................... 31 3.1.2.3. Thành phần nhiên liệu rắn ...................................................... 31 3.1.3 Các loại nhiên liệu thường dùng trong lò hơi ............................ 33 3.1.3.1 Nhiên liệu khí ......................................................................... 33 3.1.3.2 Nhiên liệu lỏng ....................................................................... 34 3.1.3.3 Nhiên liệu rắn ......................................................................... 34 3.2. Trấu và công nghệ khí hóa trấu trong sản xuất ................................... 35 3.2.1. Cơ lý tính của trấu ..................................................................... 35 3.2.2. Công nghệ khí hóa trấu trong sản xuất ....................................... 36 3.3 Cơ sở lý thuyết cháy ............................................................................ 40 3. 3.1. Các khái niệm cơ bản ................................................................. 40 3. 3.2. Quá trình bốc cháy và tắt ngọn lửa ............................................. 43 3. 3.3. Quá trình lan truyền ngọn lửa .................................................... 44 3. 3.4. Các đặc điểm của quá trình cháy ................................................ 45 3. 3.5. Cơ sở khí động để phân loại buồng lửa ..................................... 47 4. Buồng lửa lò hơi và thiết bị đốt nhiên liệu ................................................. 48 4.1. Những yêu cầu đối với buồng lửa và các đặc tính công nghệ .............. 48 4. 1.1. Những yêu cầu đối với buồng lửa lò hơi ................................... 48 4. 1.2. Các đặc tính công nghệ của buồng lửa ...................................... 49 4.2. Buồng lửa ghi ( nhiên liệu cháy theo lớp ) .......................................... 49 4. 2.1. Nguyên lý cấu tạo buồng lửa ghi ................................................ 49 4.2.2. Phân loại buồng lửa ghi .............................................................. 50 4.2.3. Những đặc tính chung của quá trình cháy buồng lửa trên ghi ...... 50 4.2.4. Buồng lửa ghi thủ công ............................................................... 53 4.2.5. Buồng lửa ghi được cơ khí hóa một phần .................................... 54 4.2.6. Buồng lửa có ghi nghiêng và có lớp nhiên liệu chuyển động ...... 55 4.2.7. Buồng lửa ghi xích ...................................................................... 57 4. 3. Buồng lửa phun ............................................................................... 61 4. 3.1. Khái niệm chung ........................................................................ 61 4. 3.2. Buồng lửa đốt nhiên liệu khí ...................................................... 62 Trang 5 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp 4.3.3. Buồng lửa đốt nhiên liệu lỏng ..................................................... 63 4. 3.4. Buồng lửa phun đốt bột than ...................................................... 64 4.3.5. Buồng lửa xoáy (xyclon )............................................................ 66 4. 4. Buồng lửa tầng sôi ( lớp sôi ) ........................................................... 66 4. 4.1. Sơ đồ nguyên lý buồng lửa tầng sôi .......................................... 67 4. 4.2. Các kiểu buồng lửa tầng sôi và ưu nhược điểm của nó .............. 67 4. 5. Chuẩn bị nhiên liệu để đốt trong lò hơi ............................................ 69 4. 5.1. Chuẩn bị nhiên liệu khí ............................................................. 69 4. 5.2. Chuẩn bị nhiên liệu lỏng ........................................................... 69 4.5.3. Chuẩn bị nhiên liệu rắn .............................................................. 69 4.6. Yêu cầu đối với nước lò hơi............................................................... 69 CHƯƠNG III : TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN, KHU CÔNG NGHIỆP 1. Tình hình sản xuất tại nhà máy bia Sài Gòn .......................................... 72 2. Tình hình sản xuất lò hơi tại các công ty ............................................... 86 CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI 1. Nhiệm vụ cho thiết kế và chọn các số liệu ban đầu để tính nhiệt 1.1. Tính toán các thành phần nhiên liệu và tính nhiệt trị nhiên liệu theo các giá trị Wlv và Alv đã cho ............................................................................. 93 1.2. Tính thể tích không khí và sản phẩm cháy nhiên liệu .......................... 93 1.3. Entanpi của không khí và sản phẩm cháy ............................................ 94 2. Xác định cấu trúc và cân bằng nhiệt lò hơi 2.1. Nhiệt lượng đưa vào của nhiên liệu .................................................. 95 2.2. Các thành phần trong cân bằng nhiệt................................................ 95 2.3. Hệ số giữ nhiệt (bảo ôn ) .................................................................. 96 2.4. Lượng tiêu hao nhiên liệu ................................................................ 96 3. Tính toán thiết kế buồng lửa và thiết bị đốt 3.1. Thể tích buồng lửa Vbl ..................................................................... 97 3.2. Xác định kích thước buồng lửa ........................................................ 97 3.3. Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi và độ đặt ống ........................ 98 3.4. Xác định diện tích tiếp nhiệt của buồng lửa ..................................... 99 4. Xác định quá trình trao đổi nhiệt trong buồng lửa 4.1. Diện tích bức xạ ............................................................................... 99 4.2. Bề dày hiệu quả của lớp bức xạ trong buồng lửa .............................. 99 4.3. Nhiệt lượng hữu ích tỏa ra trong buồng đốt ...................................... 100 4.4. Độ đen của buồng đốt ...................................................................... 100 4.5. Năng lượng hấp thu trong buồng đốt ............................................... 101 5. Tính toán, thiết kế bộ hâm nước 5.1 Sơ bộ thiết kế đặc tính cấu tạo .............................................................. 101 5.2 Tính truyền nhiệt bộ hâm nước ........................................................... 101 Trang 6 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp 5.3 .Tính toán ống lửa cho lò hơi ............................................................... 103 6. Tính toán thiết kế bộ sấy không khí 6.1 Đặc tính cấu tạo ................................................................................... 105 6.2 Tính truyền nhiệt của bộ sấy không khí .............................................. 105 7. Tính toán chọn quạt và bơm cho hệ thống ......................................... 107 8. Các thiết bị phụ trợ trong lò hơi 8.1. Các loại van và bơm nước cấp.......................................................... 112 8.2. Áp kế và ống thủy ........................................................................... 113 8.3. Hệ thống thông gió .......................................................................... 115 9. Kiểm tra sức bền các chi tiết trong lò hơi 9.1 Các loại thép dùng trong chế tạo lò hơi .............................................. 115 9.2. Tính sức bền của những chi tiết chính của lò hơi................................ 116 CHƯƠNG V : VẬN HÀNH LÒ HƠI 1. Các chế độ vận hành lò hơi ................................................................... 118 2. Các quá trình không ổn định trong lò hơi có bao hơi............................. 118 3. Khởi động lò hơi có bao hơi.................................................................. 118 4. Vận hành lò hơi khi làm việc bình thường ............................................ 121 5. Ngừng lò hơi ......................................................................................... 122 CHƯƠNG VI : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 7 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp BẢNG CÁC KÝ HIỆU a0 – độ đen của buồng đốt Btt – Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán, kg/h cp1 – Nhiệt dung riêng đẳng áp, kJ/ kg.độ D - Sản lượng lò hơi, tấn /h d – Đường kính, m Fv – diện tích tiếp nhiệt, m2 G – Lưu lượng khối lượng, Kg/s H – Chiều cao, m Hb – Bề mặt hấp thụ bức xạ, m2 qv – Nhiệt thế thể tích buồng lửa, kW/m3 qr – Nhiệt thế diện tích tiết diện ngang của buồng lửa, kW/m2 Qtlv – Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/ kg I – Entanpi, kJ/kg k – Hệ số truyền nhiệt ,W/m2.K L - độ dài, m n – số ống v – thể tích, m3 Vbl – thể tích buồng lửa, m3 S – bước ống, m Q – Nhiệt lượng , kJ/kg 3  - khối lượng riêng , kg/m  - Chiều dày, m 0  - Hệ số dẫn nhiệt, W/m. K 2  - Độ nhớt động học, m /s  - Độ dày của dàn ống  - tốc độ, m/s  - Hiệu suất lò hơi, % Re – tiêu chuẩn Reynolds Nu – Tiêu chuẩn Nusselt Pr – Tiêu chuẩn Prandtl  - lượng không khí lọt vào buồng lửa,  - hệ số không khí thừa x – hệ số góc dàn ống Rgh - là diện tích mặt ghi có lớp nhiên liệu đang cháy, m2 Trang 8 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG STT TÊN BẢNG 1 Bảng 1.1 Các giá trị thông số cơ bản và thông số hơi 2 Bảng 1.2 Bảng tính đổi các mẫu nhiên liệu 3 Bảng 1.3 Ví dụ : Thành phần được tính đổi giữa các mẫu nhiên liệu 4 Bảng 1.4 Thành phần khí dầu mỏ và khí thiên nhiên 5 Bảng 1.5 Thành phần [ % thể tích ] một số loại khí đốt 6 Bảng 1.6 Tính chất của hai loại dầu quan trọng nhất 7 Bảng 1.7 Đặc tính của một số loại than Mạo Khê 8 Bảng 1.8 Đặc tính một số loại than Hòn Gai 9 Bảng 1.9 RICE HUSK PROPERTIES Ultimate analysis (% Dry basis ) & Higher heating value ( MJ/ kg Dry) 10 Bảng 1.10 Nhiệt độ bốc cháy của một số khí cháy trong không khí 11 Bảng 1.11 Chiều dày lớp nhiên liệu trên ghi 12 Bảng 1.12 Những đặc tính tính toán của buồng lửa ghi xích 13 Bảng 1.13 Thành phần hóa học của một số thép trong ngành chế tạo lò hơi TRANG 29 32 33 33 34 34 35 35 36 44 44 61 88 Trang 9 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT TÊN BẢNG TRANG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Hình 2.1: Lò hơi kiểu bình Hình 2.2: Lò bình có ống lò Hình 2.3: Lò hơi kiểu bình có ống lửa Hình 2.4: Lò hơi kiểu nằm ống lò ống lửa Hình 2.5: Lò hơi nằm ống lò ống lửa đi quặt nhiều lần Hình 2.6: Lò hơi có hộp góp và bao hơi đặt dọc Hình 2.7: Lò hơi có ống góp phân đoạn Hình 2.8: Lò Gacberg có 4 bao hơi ống nước thẳng Hình 2.9: Lò hơi có 4 bao hơi, bộ hâm nước có 2 bao nước Hình 2.10: Sự phát triển của lò hơi tuần hoàn tự nhiên Hình 2.11: Lò hơi La Mont ( Mỹ ) Hình 2.12: Một số dạng của lò hơi trực lưu Hình 2.13: Nguyên lý cấu tạo của lò hơi Hình 2.14: Sơ đồ khí hóa thổi xuống Hình 2.15: Sơ đồ khí hóa thổi lên Hình 2.16: Sơ đồ khí hóa tầng sôi Hình 2.17: Mô hình một hệ thống khí hóa sử dụng trấu Hình 2.18: Quá trình cháy lớp cố định cấp nhiên liệu phía trên Hình 2.19: Sự tạo thành khí trong lớp than Hình 2.20: a) Cấu tạo ghi thanh, b) Cấu tạo ghi tấm Hình 2.21: Nguyên lý ghi lật và ghi lắc Hình 2.22: Sơ đồ máy hất các nhiên liệu Hình 2.23: Sơ đồ buồng lửa ghi nghiêng Hình 2.24: Buồng lửa cấp nhiên liệu từ dưới lên bằng vít tải Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý buồng lửa ghi xích Hình 2.26: Cấu tạo ghi xích thanh Hình 2.27: Sơ đồ buồng lửa ghi xích dùng để đốt bột than Hình 2.28:Lò ghi xích 35t/h, p = 4Mpa,tqn =4500C,tnc =1050C 14 15 16 16 17 18 18 20 21 22 23 24 26 38 38 39 40 51 52 53 54 55 56 56 57 57 59 60 Trang 10 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 Hình 2.29: Nguyên lý buồng lửa phun Hình 2.30: Nguyên lý cháy nhiên liệu khí Hình 2.31:Một số vòi phun nhiên liệu lỏng Hình 2.32: Một số vòi phun than bột Hình 2.33: Chuyển động của hạt nhiên liệu trong buồng lửa Hình 3.1 : Sơ đồ hệ thống lò hơi Hình 3.2 : Buồng lửa lò hơi Hình 3.3 : Kết cấu bên trong buồng lửa Hình 3.4 : Ghi buồng lửa Hình 3.5 : Lớp cách nhiệt sợi thủy tinh Hình 3.6 : Xyclone lắng bụi của khói lò Hình 3.7 : Ống lò và ống lửa lò hơi Hình 3.8 : Gạch chịu nhiệt sử dụng trong lò hơi 61 63 63 65 67 87 87 88 88 89 89 90 90 Trang 11 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT 1. Đặt vấn đề Nước ta là nước đang phát triển, công nghiệp năng lượng là ngành được quan tâm hàng đầu và đang trong thời kì phát triển rất cao do đó công việc tính toán, thiết kế và chế tạo lò hơi, lắp ráp các lò hơi sử dụng trong công nghiệp và trong các nhà máy nhiệt điện cũng đòi hỏi phải được quan tâm đúng mức để đáp ứng được tương xứng với tốc độ phát triển kinh tế của đất nước. Hiện nay lò hơi được sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp thuộc ngành công nghệ thực phẩm ( sản xuất đường, rượu bia, chế biến thực phẩm …), trong các ngành công nghiệp khác như các nhà máy, xí nghiệp dệt, giấy, cao su … hơi nước từ lò hơi được dùng cung cấp cho các quá trình công nghệ như đun sôi, chưng cất, cô đặc, sấy ….Trong các nhà máy nhiệt điện, hơi nước được sản xuất để cung cấp cho tuốc bin hơi, làm quay tuốc bin kéo máy phát điện để sản xuất điện năng. Thiết bị chính để sản xuất hơi nước là lò hơi.. Phần lớn là các lò có hiệu suất sử dụng năng lượng thấp, nên lượng khí độc hại do đốt nhiên liệu phát thải vào môi trường là rất cao và kém hiệu quả về mặt kinh tế. Tình hình này đặt ra yêu cầu cần thiết phải có các giải pháp giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng trong sử dụng và vận hành các lò hơi của cơ sở mình. Nền kinh tế Việt Nam hiện đang sử dụng hàng ngàn lò hơi các loại trong đó chủ yếu thuộc ngành công nghiệp. Các lò hơi này có công suất từ 1tấn /giờ đến 300 tấn /giờ. Theo nghiên cứu của Bộ Công nghiệp gần đây cho thấy, do công nghệ lò hơi lạc hậu nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm cao. Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng của lò hơi, và giảm thiểu tác động đến môi trường đang là vấn đề được các doanh nghiệp quan tâm, nhất là trong thời điểm hiện nay khi giá nhiên liệu đang có xu hướng ngày càng tăng cao. 2. Mục tiêu - Mục tiêu tổng quát : của đề tài là tính toán và thiết kế lò hơi công nghiệp 6 t/h. - Mục tiêu cụ thể như sau :  Khảo sát nhà máy bia Sài Gòn, khu công nghiệp Trà Kha Bạc Liêu để xác định yêu cầu kỹ thuật  Xác định loại nhiên liệu và nguyên lý làm việc.  Tính toán, thiết kế lò hơi. Trang 12 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp 3. Phương pháp thực hiện  Lược khảo tài liệu có liên quan.  Khảo sát tình hình sản xuất tại nhà máy Bia Sài Gòn.  Khảo sát hiện trạng sử dụng lò hơi tại các công ty, khu công nghiệp.  Thực hiện các thí nghiệm có liên quan (nếu có điều kiện ). 4. Giới hạn đề tài Do hạn chế về kinh phí nên đề tài giới hạn trong phần tính toán và thiết kế, không có chế tạo và khảo nghiệm. Trang 13 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1. Quá trình phát triển lò hơi 1.1. Lò hơi kiểu bình và lò hơi ống lò ống lửa 1.1.1. Lò hơi kiểu bình Năm 1790 người ta đã chế tạo được lò hơi kiểu bình đầu tiên dùng đinh tán . Đây là loại lò hơi đơn giản nhất. Khói đốt nóng bên ngoài bình và chỉ đốt ở nửa dưới của bình. Lò có khối lượng nước lớn. Tỷ số giữa bề mặt đốt của lò và lượng nước F/G là tương đối nhỏ, khoảng 1 m2 /t, khói ra có nhiệt độ rất cao, đến 300oC và lớn hơn. Hình 2.1 Lò hơi kiểu bình 1 – bao hơi, 2 – đáy bao hơi, 3 – đôm hơi, 4 - ống dẫn hơi ra, 6 – tấm đỡ, 7 – nắm lỗ vệ sinh, 8 – áp kế, 9 - ống thủy, 10 – van an toàn, 11 – van hơi chính, 12 – van cấp nước, 13 – van một chiều, 14 – van xả, 15 – ghi lò, 16 – buồng lửa, 17 – ngăn chứa tro,18 - cửa cấp than, 19 – cửa cấp gió, 20 – đường khói, 21 – gạch chịu lửa, 22 – lớp cách nhiệt, 23 – móng lò, 24 – khói vào ống khói, 25 ống khói, 26 – tấm điều chỉnh khói. Nhược điểm là bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tối đa bằng 25 – 30 m2, thân bình bị đốt nóng trực tiếp do đó sinh ra ứng suất nhiệt phụ trong kim loại thành bình. Do đốt nóng và giãn nỡ không đều của phần trên và dưới mà trong thành bình có ứng suất cao hơn. Tuần hoàn của nước không rỏ rệt. Để tăng bề mặt truyền nhiệt F (m2) người ta dùng nhiều bình. Hơi sản xuất ở lò hơi này là hơi Trang 14 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp bão hòa. Sản lượng nhỏ khoảng 200  500 kg/h.Tiêu hao nhiều kim loại 250  300 kg/ m3. 1.1.2. Lò hơi ống lò Với mục đích tăng F (m2) người ta dùng lò hơi có cấu tạo mới năm (1802) là lò hơi ống lò. Bên trong thân lò có thể đặt 1, 2 đến 3 ống lò có đường kính  = 400  900 mm, ống lò được nối với thân lò bằng 2 mặt sàng. Buồng lửa đặt bên trong ống lò nên truyền nhiệt bức xạ mạnh. a) b) Hình 2.2 Lò bình có ống lò a) một ống lò ; b) hai ống lò 1 - ống lò, 2 – ghi lò, 3 – vòng trong thân lò 4 – vành ngoài thân lò, 5 – giá đỡ, 6 – đôm hơi Sản lượng hơi khoảng 0,8  1,5 t/h đối với lò có một ống lò, tỷ lệ F/G tốt hơn bằng 4 -5 m2/t, dòng nhiệt q =11,63 W /m2, suất sinh hơi của lò hơi ống lò bằng d = D /F  20 kg/m2h. 1.1.3. Lò hơi ống lửa Trang 15 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp Lò hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829. Ống lửa có đường kính bằng 50  80 mm. Bề mặt truyền nhiệt tăng lên 3  3,5 lần, áp suất làm việc đến 1,5  2,0 Mpa. Hình 2.3 Lò hơi kiểu bình có ống lửa 1 – thân lò, 2 – ghi lò, 3 – tường lò, 4 - ống lửa, 5 – khoang nước, 6 – khoang hơi. Ưu điểm của lò hơi ống lửa là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loại giảm. 1.1.4. Lò hơi phối hợp ống lò - ống lửa Hình 2.4 Lò hơi nằm ống lò ống lửa Trang 16 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp Hình 2.5 Lò hơi nằm ống lò, ống lửa có đường khói đi quặt nhiều lần. 1 - ống lò, 2 – hộp khói, 3 - ống lửa, 4 – thanh giằng, 5 – đôm hơi, 6- thân ngoài Lò hơi ống lò ống lửa có suất sinh hơi lớn hơn (D/F = 25 kg/m2h). Truyền nhiệt bức xạ tốt ở ống lò và truyền nhiệt đối lưu mạnh trong các ống lửa, do khói đi trong các ống nhỏ có tốc độ lớn. Tuy nhiên kiểu ống lò ống lửa nằm ngang có chiều dài khá lớn, do đó người ta đã chế tạo lò nằm cho khói đi quặt trở lại. Lò hơi kiểu dòng khói đi quặt trở lại đã giúp giảm chiều dài của lò và gọn hơn, ở đây khói ra khỏi ống lò đi quặt vào các ống lửa một lần hay nhiều lần. 1.2. Lò hơi ống nước có hộp góp và lò hơi nhiều bao hơi Lò hơi ống nước chỉ được phát triển khi người ta đã có thể chế tạo các ống liền ( không có mối hàn dọc). Lò hơi này có từ sau nữa thế kỷ 19. Lò hơi ống nước có những ưu điểm sau đây : - Có thể tăng bề mặt đốt chế tạo từ những ống có đường kính nhỏ và đặt dày trong đường khói. - Cho phép tăng đáng kể áp suất hơi vì các ống sinh hơi có đường kính bằng 50  100 mm, và bao hơi lúc này không cần phải làm nhiệm vụ bề mặt đốt nữa nên có thể giảm đường kính đến 800  1500 mm. - Giảm rất nhiều lượng kim loại tiêu hao cho lò, suất tiêu hao kim loại giảm từ 8  10 t/t hơi.h đến 3  3,5 t/t hơi. h. 1.2.1 Lò hơi ống nước có hộp góp Loại lò hơi có hộp góp với những ống nước hơi nghiêng 10o  15o so với mặt phẳng ngang. Có hai loại đó là loại có bao hơi đặt dọc và loại có bao hơi đặt ngang. Trang 17 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp Số ống hạn chế cả chiều ngang lẫn chiều đứng. Do có hộp góp tán đinh nên không thể tăng áp suất cao được, dễ xì hở những chổ nối núc ống vào hộp góp do giãn nở nhiệt của chúng không đều. Lò hơi có hộp góp được chế tạo đến sản lượng 16 t/h, áp suất làm việc bằng 2 MPa, bề mặt hấp thu nhiệt đạt đến 450m2 , suất sinh hơi bằng 35kg/m2h, chiều dài các ống nước đến 5m và là các ống thẳng. a) b) Hình 2.6 Lò hơi có hộp góp và bao hơi đặt dọc ; a) ống nước ngang ; b) ống nước nghiêng ; 1- ghi lò, 2 – hộp góp; 3 – bao hơi; 4 – bộ quá nhiệt. 1.2.2 Lò hơi ống nước có ống góp phân đoạn Để khắc phục nhược điểm của hộp góp người ta phân hộp góp thành nhiều ống góp có tiết diện vuông hay chữ nhật, kích thước mỗi ống góp vuông có thể đạt đến 140 x 140 mm. Những lò hơi này do hãng Babcock – Wilcox khởi thảo và chế tạo đầu tiên. Trang 18 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Luận Văn Tốt Nghiệp a) b) Hình 2.7 Lò hơi có ống hóp phân đoạn a) nối ống vơi hộp góp, b) chi tiết nắp đậy lỗ trên ống góp 1- hộp góp, 2 – bulong, 3 – ecu, 4 – mốc, a – lỗ kiểm tra, b – lỗ núc ống; c – nắp đậy. Vì thời kỳ ấy người ta chưa biết xử lý nước cấp cho lò hơi nên phải đặt các lỗ ở hộp góp hay ống góp phân đoạn đối diện với ống để làm sạch cáu cặn bám trong ống bằng biện pháp cơ khí. Những lỗ này có nắp đậy kiểu elip và xiết chặt bằng bulong thật chặt. Ở những nước Anh, Đức, Mỹ mãi tới năm 1940 mới ngừng hẳn việc sản xuất những lò hơi loại này. 1.2.3 Lò hơi có nhiều bao hơi Lò hơi ống nước đứng có tuần hoàn của nước rõ rệt và mạnh. Lò hơi loại này có ba, bốn và năm bao hơi ( như lò Oschats; lò Sladek; lò Gacberg; Sterling) và được dùng phổ biến trong những năm 1925 – 1930. Trang 19