Slide Tinh Toan Thiet Ke Bo Ham Nuoc Cho Lo Hoi Cong Nghiep FmOZVQ1wBg 20130204023922 4

Đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

CHO LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP

Nhóm 5

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

• ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM• Cell: 01229159061 – NamcaoBk – CK05BNH• www.chuyenhochanh.tk

http://www.chuyenhochanh.tk/


GIỚI THIỆU

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ

KẾT LUẬN


KHÁI NIỆM

PHƯƠNG PHÁP NỐI

CẤU TẠO PHÂN LOẠI

MỤC ĐÍCH

GIỚI THIỆU

Khái niệm Bộ hâm nước là những bề mặt truyền

nhiệt đặt ở phía sau lò để tận dụng nhiệt thải của khói sau khi ra khỏi bộ quá nhiệt, có tác dụng nâng cao hiệu suất cho lò hơi. Chính vì lí do này mà bộ hâm nước còn có tên là bộ tiết kiệm nhiên liệu.

Ở đầu vào của bộ hâm nước nhiệt độ của kim loại có trị số nhỏ nhất so với các bề mặt truyền nhiệt chịu áp suất của lò.



MỤC ĐÍCH Tận dụng nhiệt của khói thải để gia nhiệt

cho nước gần đến nhiệt độ sôi, đôi khi có thể cho bốc hơi mấy phần trăm, như vậy giảm được tổn thất do khói thải co dãn đột ngột, tạo ra ứng suất nhiệt

Ngoài ra còn giảm được kim loại quý chế tạo bề mặt sinh hơi vì bộ hâm nước đặt ở vùng nhiệt độ thấp, không cần kim loại tốt có khi có thể chế tạo bằng gang.


PHÂN LOẠI

Kim loại chế tạo

Mức độ gia nhiệt

Gang Thép Sôi Không Sôi

Gang


Φ 76 120 Chịu mòn tốt Có cánh So le hoạc song song

Thép

Φ 28 ;32 ; 38 Dễ mòn Không cánh So le hoạc song song


CẤU TẠO

Về mặt cấu tạo bộ hâm nước được chia làm ba loại sau:

Ống thép đơn

Ống thép có cánh

Bằng gang

Ở loại thép có cánh, cánh nằm dọc theo bên ngoài ống bằng cách hàn hoặc chế tạo liền một khối. cánh cũng có thể có dạng hình đĩa lắp khít với ống. việc đặt thêm cánh là để tăng thêm bề mặt truyền nhiệt cho ống, hiện nay hầu như không sử dụng loại ống thép có cánh do chế tạo phức tạp

1 Bộ hâm nước bằng ống thép trơn

Bộ hâm nước bằng ống thép trơn được sử dụng chủ yếu cho các lò hơi hiện đại. Nó gồm những ống thép co đừong kính ngoài là 28, 32, 38mm. các ống xoắn được chế tạo dưới dạng những đoạn ống uốn đem hàn với nhau trong cùng một mặt phẳng. khi ấy để dễ dàng chế tạo, các ống xoắn của bộ hâm nước được giữ bằng cách treo hay đỡ. Về nguyên tắt cấu tạo, cơ cấu treo hay đỡ ống xoắn bộ hâm nước không có gì khác với cơ cấu giữ ống xoăn của bộ quá nhiệt nằm ngang


Cơ cấu treo hay đỡ ống xoắn được tựa lên hay treo vào các dầm đỡ. Dầm đỡ có dạng hình ống được gắn với khung lò. Vì dầm đỡ đặt trong vùng khói có nhiệt độ cao nên để bảo vệ dầm đỡ, người ta thường cách nhiệt dầm đỡ và làm mát bằng dòng không khí lưu động tự nhiên qua dầm hoặc lưu động cưỡng bức bằng cách nối dầm với đầu hút hay đầu đẩy quạt gió.


• Về mặt truyền nhiệt cũng như về mặt cấu tạo, mặt phẳng ống xoắn có thể đặt song song hay vuông góc với ngực lò. Với kích thước đường khói lò bước ống đã cho, số lượng ống xoắn song song sẽ lớn nhất khi bố trí mặt phẳng ống xoắn vuông góc với ngực lò. Tùy thuộc vào việc bố trí đó mà tốc độ nước đi trong ống xoắn sẽ lớn nhất hay nhỏ nhất. Song thực ra việc bố trí ống xoắn không phải dựa trên yêu cầu của tốc độ nước đi trong ống mà chủ yếu dựa vào điều kiện cụm ống khỏi bị mài mòn.

Nếu bố trí mặt phẳng ống xoắn vuông góc vớí tường sau của lò thì tuy việc giữ ống xoắn đơn giãn hơn rất nhiều do đường khói hẹp, ống xoắn ngắn, nhưng khi ấy tất cả các ống xoắn đều đi qua vùng khói sát tường sau của lò là vùng khói có nồng độ tro lớn nhất nên tất cả các ống xoắn bị mài mòn. Vì vậy trong các lò hơi hiện nay người ta đều bố trí ống xoắn nằm trong mặt phẳng song song với ngực lò.

• Trong một số lò bé ở nước ngoài, để đảm bảo tốc độ nước trong ống xoắn, người ta có thể bố trí ống xoắn theo dạng không gian chứ không phải trong một mặt phẳng. khi ấy toàn bộ hâm nước có thể chỉ có một ống xoắn.


Việc bố trí ống xoắn theo dạng không gian cho phép giảm bước dọc của ống khá nhiều, vì khi ấy bước dọc của ống không phụ thuộc gì vào bán kính cả. Do đó kích thước không gian của bộ hâm nước giảm đi nhiều, nhưng chế tạo và sửa chửa tương đối phức tạp. Tốc độ nước đi trong các ống xoắn của bộ hâm nước chủ yếu được chọn trên cơ sở ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn. Trong bộ hâm nước không sôi hay phần chưa sôi của bộ hâm nước sôi, tốc độ nước phải không nhỏ hơn 0,3 m/s khi phụ tải định mức. Ở bộ hâm nước sôi, để ngăn ngừa sự chuyển động phân lớp tốc độ nước phải trên 1 m/s.

• Ống góp của bộ hâm nước là các ống góp nhỏ nhất trong các ống góp của lò. Ở những lò có bộ hâm nước không chia làm hai phần theo chiều rộng đường khói, ống góp đầu vào và đầu ra co thể đật ở một bên hay hai bên, tùy thuọc vào bề mặt đốt của bộ hâm nước. Thông thường để kiểm tra,làm sạch, sửa chữa ống góp người ta thường đục lỗ hai đầu và đậy nắp bằng hình ô van. Hiện nay ở một số lò hơi người ta đậy lỗ bằng cách hàn kín nắp với ống góp. Khi cần lam sạch tháo nắp ra và sau đó hàn lại.


Đậy lỗ bằng nắp kín hàn


• Bộ hâm nước bằng gang

• Bộ hâm nước bằng gang gồm những ống bằng gang đúc. Đường kính khoảng từ 76÷ 120 mm, dài khoảng 1,5 ÷ 3 m.

• Những ống này thường nối tiếp với nhau bằng những mặt bích cũng bằng gang đúc.

• Do gang có hệ số dẫn nhiệt kém nên tăng cường hệ số truyền nhiệt người ta đã đúc thêm cánh cho các ống và gọi là ống bằng gang có cánh.


Do các ống có cánh nên tro bám lên ống rất nhiều, ví vậy ở bộ hâm nước bằng gang cần phải đặt them thiết bị thổi bụi.

Bộ hâm nước bằng gang được sử dụng khá rộng rãi cho các lò hơi công nghiệp và lò nhỏ không có những phương pháp xử lí nước hoàn thiện

do gang chụi ăn mòn tốt hơn thép. Mặt khác do gang ít bền hơn thép, giòn, không chịu

được tác dụng va đập nên người ta không dùng gang để chế tạo cho những bộ hâm nước bằng gang chỉ chế tạo để làm việc với áp suất tới 2,75 MN/m2, ở một số nước khác người ta chế tạo tới áp suất 6MN/m2.



PHƯƠNG PHÁP NỐI BỘ HÂM

NƯỚC VỚI LÒ

Không ngắt được ra khỏi hệ thống lò

Ngắt được ra khỏi hệ thống lò

Bình gia nhiệt Bộ hâm nước Bao hơi`

Ngắt được ra khỏi hệ thống lò



Không ngắt được ra khỏi hệ thống lò

• Tại những chỗ nối giữa ống nước cấp với bao hơi rất dễ gây ra hiện tượng ứng suất nhiệt cục bộ làm cho kim loại bao hơi và ống dẫn nước dễ sinh ra hiện tượng nứt nẻ làm rò rỉ nước và hơi.

• Để khắc phục hiện tượng hư hỏng trên, người ta thường lắp các ống bảo vệ, các ống này có thể giãn nở tự do khi nhiệt độ thay đổi đồng thời vẫn đảm bảo độ kín các ống nối.



ỨNG DỤNG BỘ HÂM NƯỚC

Công ty Việt Trì ở Phú Thọ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ• Thông số :Sản lượng hơi D=10 tan/h• Nhiệt độ khói thải: • Hệ số không khí thừa: • Độ lọt không khí trong bộ hâm nước :0,05• Hàm lượng khí CO : • Cậu a:Tính toán các thông số cơ bản cho bộ hâm

nước.• Câu b:Tính toán trở lực khói đi qua thiết bị

200otht C

1,25

0 00 01,5CO



Chọn than Abtraxit có Wlv= 1,5 , Alv=30,1 , Clv=63,5 , Nlv=1 , Sc

lv= 0,3 , Olv=1,8Tất cả các tính toán cho 1 kgQt

lv= 339Clv + 1030Hlv – 109(Olv- Sclv) – 25 Wlv

=339.63,5+1030.1,8-109(1,8-0,3)-25.1,5 =22842 kJ/kgThể tích không khí lý thuyết ( =1)Vkk

0= 0,089( Clv+0,375Sclv) +0,265Hlv- 0,033Olv

=0,089(63,5+0,375.0,3) + 0,265.1,8- 0,033.1,8 =6,08

Thể tích không khí thực tế ( >1 )

Vkk= .Vkk0= 1,25.6,08=7,60 m3/kg

Thể tích lý thuyết của sản phẩm cháy ( =1)

=0,0187(63,5+0,375.0,3)

=1,19 m3/kg

= 0,79.6,08+0,008.1 = 4,81 m3/kg

= 0,112.1,8 + 0,0124.1,5 + 0,0161.6,08 =0,318 m3/kg


2

0( ) 0,0187( )lv lvRO CO cV C S

2

0 00,79 0,008 lvN KKV V N

2

0 00,112 0,0124 0,0161lv lvH O KKV H W V

Thể tích thực tế của sản phẩm cháy ( >1 )

=0,318 + 0,0161(1,25-1).6,08=0,342

Thể tích khói khô thực tế Vkkho=

=1,19 + 4,81+(1,25-1).6,08= 7,52 m3/kg

`


2 2

2 2

0( )

0 0

1,19

0,0161( 1)

RO RO CO

H O H O KK

V V

V V V

2 2

0 0( 1)RO NO kkV V V

Thể tích khói thực tế Vk= Vkkho +

= 7,52 + 0,342 = 7,862 m 3/kg• Thành phần trong khói là:

2H OV

2 00

1,07413,66

7.862CO

K

V

V

2CO

2H OThành phần trong khói là:

2 00

0,3424,35

7,864H O

K

V

V


• Ta chọn tính toán cho bộ hâm nước kiểu không sôi dạng ống xoắn bằng thép trơn có đường kính chọn sơ bộ:

• Kết cấu:


1

2

32, 22

26

d wmkd

• Chọn t vào bộ hâm nước là • Tra bảng nước bảo hòa ta có (p=5bar)

• Vì thiết kế bộ hâm nước không sôi nên ta chọn t ra của nước nhỏ hơn so với t sôi của nước trong bộ hâm => chọn

Tính lượng tiêu hao nhiên liệu

Tra bảng nước chưa sôi với

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC0

2 " 30t C

0151,84 , ' 640,1 , " 2749skJ kJt C i ikg kg

040 C0" 110t C

0" 100 , 5 461,4nckJt C p bar i kg

• Tra bảng nước chưa sôi với:

• Nhiệt lượng để gia nhiệt nước thành hơi bão hòa ở áp suất 5 bar là:

D:sản lượng hơi

:entanpy của hơi nước bão hòa

:entanpy của nước cấp ở 5barKhông hâm nước:


0' 30 , 5 126,5nckJt C p bar i kg

( )bh ncQ D i i

bh

nc

i

i

10000(2749 126,1) 7285,83

3600Q kN

• Có hâm nước:

Lượng tiêu hao nhiên liệu:• Không hâm nước:

• Có hâm nước:


10000(2749 461,4) 6354,44

3600Q kN

t

QB

Q

7285,830,319

22842kJB s

6354,440,278

22842kJB s

• Ta sẽ tiết kiệm được lượng nhiên liệu là:

Tính hiệu suất của lò:• Không tận dụng khói thải =>Tổn thất nhiệt do khói

thải:

:Entanpy của khói thải

:Entanpy không khí lạnh


0,319 0,27812,85%

0,319

42 1

1( )

100kkl

qQ I I

0350kt Cqn

kkl

I

I

• Với :

• Vì đốt than trên lò ghi nên ta chọn khói thải


2 2 2

2 2 2 2 2 2

1 ( )

( ) ( ) ( ) ( ) . ( ) ( ) ( )

( ) ( )

(1 )

.( ) .( ) ( ) (1 ) .( )

5280,33

. .( ) . 370,5

RO CO H O N kk

RO CO RO CO N N H O H O kk kk

kkl kk kkl kkl

I I I I I

V Ct V Ct V Ct V Ct

kJkg

kJI V Ct t kg

0 0 00 0 04 3 6

2

10 , 0 , 1

100 10(5280,33 370,5) 4418,85

100

q q q

kJQ kg

• % tổn thất do khói thải :

Hiệu suất của lò hơi:

Có sử dụng bô hâm nước:

Tổn thất do khói thải mang ra ngoài


22 .100% 19,35%

dv

Qq

Q

1 2 3 4 5 6100% ( ) 68,65%q q q q q q

Phương trình cân bằng nhiệt

42 2( )( )

100kkl

qQ I I

knr knvQ Q

1 2

2 1

2

( ) ( )

( )

1000052.80,33 (461,4 126,1)

3600.0,99.0,278

1896,17 /

10 95

100100 10

(1896,17 370,5).( ) 1373,1 /100

nc

nc

B I I D i i

DI I i i

B

Kj kg

Q Kj kg


• Phần trăm tổn thất do khói thải:

• Hiệu suất của lò:

22 .100% 6,01%

dv

Qq

Q

2 1 2 3 4 5 2100 ( )

100 (6,01 1 10 1) 81,99%

q q q q q q q


• Phần trăm tổn thất do khói thải:

• Hiệu suất của lò:

22 .100% 6,01%

dv

Qq

Q

2 1 2 3 4 5 2100 ( )

100 (6,01 1 10 1) 81,99%

q q q q q q q


• Tính toán truyền nhiệt

về phía nước

Nhiệt độ trung bình của nước

Tra bảng thông số vật lý của nước:

02 22

' '' 30 11070

2 2

t tt

2

2

2

32

2

6 22

997,8 /

66,8.10 w /

4,187

0,415.10 /

2,55

f

p

f

Kg m

mK

c

v m s

Pr


• Nhiệt lượng truyền cho nước:

• Trị số của nước • Chọn tốc độ của nước

22 2 2. .( '' ' )

10000.4,187.(110 30) 930,44 w

3600

pQ G c t t

K

2Re f

2

2

4 42 26

. 0,6.0,026Re 3,76.10 10

0,415.10ff

w d

v

2 0,6 /w m s


• Vì do đó coi

2 1 0,25Pr

( ) 1Pr

f

w

2 2

0,8 0,432

4 0,43

0,021.Re .Pr

0,021.(3,76.10 ).2,55

143,61

f fNu

222 2

2

. 143,61.66,8.103690w /

0,026

Num k

d


• Về phía khói

Ta có

Chọn sơ bộ

Ta có

37,862 /kv m kg

2

30,617 /

1,128 /k

p

kg m

c kj kgk

7,8627 /

1,122

930,44 wk

kk

p

k n

VG kj s

c

Q Q k


• Nhiệt đọ trung bình của khói

1 1 1 1

01 1

. ( ' ) ( ' '' )

930,44'' ' 350 118

7,862

kk k p k

k

k

Q G c t t V t t

Qt t C

V

01 11

' '' 350 118234

2 2

t tt C


Tra bảng thông số vật lý của khói

1

1

1

2

31

2

6 2

0,914 /

3,29.10 w /

1,073

23,57.10 /

0,69

f

p

f

f

Kg m

mK

c

v m s

Pr


• Trị số của khói

Chùm ống bố trí so le nên

Re f

1

1

4 41 16

. 10.0,032Re 1,36.10 10

23,57.10ff

w d

v

1 1

0,6 0,362

4 0,36

0,4.Re .Pr

0,4.(1,36.10 ).0,69

105,32

f fNu


• Do bị bám bẩn trên bề mặt về phía khói và một số ảnh hưởng khác, trong kỹ thuật người ta thường chọn:

21 1

2

1 2

0,8 ' 0,8.109 87 /

1 184 /

1/ / 1/ 1/ 87 0,003 / 22 1/ 3690

w m k

k w m k


• Độ chênh nhiệt độ trung bình

01' 350t C

02' 30t C

02'' 350t C

01'' 118t C


• Diện tích truyền nhiệt của thiết bị

Số ống của bộ hâm

ống

0ax min

1 1( ) (320 8) 164

2 2mt t t C

32930,44.10

67,54. 84.164

QF m

k t

22 2

1 2

4. 4.10000

. . .w .3600 977,8. .0,026 .0,6.3600

Gn

d

9


• Chiều dài mỗi phần tử được tính:

67,5482,37

. 0,029.9tb

FL m

d n


KEÁT LUAÄN

• Vieäc taän duïng nhieät khoùi thaûi cuûa loø hôi coâng nghieäp ñeå naâng cao hieäu suaát söû duïng naêng löôïng laø vaán ñeà ñang ñöôïc quan taâm nhaèm giaûi quyeát hai vaán ñeà cô baûn ñoù laø nhu caàu söû duïng naêng löôïng ngaøy caøng taêng trong tình hình caùc nguoàn naêng löôïng trong thieân nhieân ngaøy caøng caïn kieät nhanh choùng .

• Từ những vấn đề ñaõ trình baøy vaø phaân tích nhöõng phöông aùn taän duïng nhieät khoùi thaûi vaø khaúng ñònh phöông aùn taän duïng nhieät khoùi thaûi ñeå naâng cao nhieät ñoä haâm nöôùc caáp ñã mang laïi hieäu quaû kinh teá cao hôn


Documents

Slide Tinh Toan Thiet Ke Bo Ham Nuoc Cho Lo Hoi Cong Nghiep FmOZVQ1wBg 20130204023922 4