Luận văn Tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sinh hơi bão hòa (đốt dầu FO)

ôn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 21 44 1 1 . .5,67 2 100 100 v v bx k TT q                  Độ đen bề mặt ống thép thông thường khoảng 0,8 0,85v   , chọn bằng 0,85 4 4 20,85 1 671 273 232,8 2730,1412. .5,67 5396,25 / 2 00 100 bxq W m                    2 1 1 5396,25 12,3 / 671 232,8 bx b v q W m K t t       Vậy: 2 1 23,9 12,3 36,2 /W m K     Tính 2 Vì lượng nước được bơm vào rất nhỏ so với lượng nước trong lò hơi nên ta có thể lấy nhiệt độ trung bình của nước gần bằng với nhiệt độ nước trong lò. t2 = 152 0 C Tra phụ lục 7  4 ở nhiệt độ t2 = 152 0C, ta được: 3 2 915 /kg m  2 2 68,4.10 / .W m K  6 2 2 0,214.10 /v m s  2Pr 1,16 Chế độ nước chảy trong lò hơi: 2 2 2 . Re d v   Trong đó: 2 - vận tốc trung bình của nước trong lò hơi, chọn: 1 = 1 m/s d – đường kính ngoài của ống, d = 54,2 mm 5 2 6 1.0,0542 Re 2,5.10 0,214.10    > 10 3 , nước chảy rối trong lò hơi Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 22 Chùm ống bố trí so le ta có: 0,25 0,6 0,36 1 2 Pr 0,40.Re .Pr . . . Pr i v Nu          Vì góc va bằng 900 nên  = 1 Và 2 >> 1 ( vì một bên là khí, một bên là nước) nên nhiệt trở tỏa nhiệt về phía nước gần như không đáng kể, do vậy có thể xem 0,25 1Pr 1 Prv         0,6 ' 5 2 0,40. 2,5.10 699Nu   ' 2 ' 22 2 2 . 699.68,4.10 8816. / 0,0542ng Nu W m K d      Chùm ống có 10 dãy ống, hệ số tỏa nhiệt trung bình của chùm ống được tính:  ' ' '2 2 2 2 2 0,6. 0,7. 10 2 8199 / . 10 W m K        Thay vào ta tính được: 2 01 23,35 / . 21,93 / 1 0,0032 1 0,015 36,2 38 8199 k W m C kcal m      Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của buồng hơi : 2. 4909,84.321 201,3 . 21,93.357 Q B F m k t     lưu lượng khói G. 3 3. 12,53.321 4022 / 1,12 /k tG V B m h m s    Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 23 Các kích thước trong lò hơi: Chọn đường kính thân lò D = 2200 mm Đường kính trong ống lửa ở mỗi pass ttr = 51mm Đường kính ngoài ống lửa ở mỗi pass dng = 54,2mm Chiều dài ống lửa mỗi pass: l = 4 mét ( bằng chiều dài buồng đốt ). Để tiện cho việc chế tạo lắp ráp và đạt hiệu quả cao ta chọn số ống như sau: Số ống khói pass 1 : n1 = 63 ống Số ống khói pass 2 : n2 = 78 ống Bước ống ngang 1 12,96 160 ng s s mm d    Bước ống dọc 2 21,85 100 ng s s mm d    -----------------------------------------------000-----------------------------------------------  TÍNH TOÁN NHIỆT PASS 1 Số liệu ban đầu : Chọn nhiệt độ khói ra khỏi pass 1 là: ' 0 1 700rat C Nhiệt độ khói vào pass 1 ' 0 1 1182vao kt t C  Chiều dài , đường kính và số ống lửa pass 1 l = 4 m , dtr = 0,051 m, n1 = 63 ống  Phương trình cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng do nước hấp thụ Ta có:  , , 01 1 1 .cb vao ra zQ I I I     1 Trong đó: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 24  = 0,982- hệ số bảo toàn nhiệt năng , 1vaoI , , 1raI - entanpi của khói vào và ra khỏi bề mặt đốt Tra bảng 1, ta được: , 1vaoI = 23001 kJ/kg , 1raI = 12894,85 kJ/kg  - lượng không khí lọt vào lò 0 0 1,1 0,05 1,15         0 zI = Ikkl = 455,78 kJ/kg  1 0,982 23001 12894,85 1,15.455,78 10438,95 / 2493,18 / cbQ kJ kg kcal kg        Xác định hệ số truyền nhiệt 1 2 1 1 1 K       Trong đó: 1 - hệ số tỏa nhiệt từ phía khói 2 - hệ số tỏa nhiệt từ phía nước  - hệ số bám bẩn bề mặt đối lưu Ta chọn:  = 0,015 Mặt khác: 2 >> 1 Nên : 2 1  << 1 1  Do đó công thức trên được viết lại 1 1 1 K     Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 25 Xác định hệ số tỏa nhiệt từ phía khói 1 , từ công thức: 1 1 1. k b     1 Trong đó:  - hệ số bao phủ tính đến sự giảm hấp thụ nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao phủ toàn bộ Đối với các chùm ống đặt nằm ngang, dòng khói đi trong ống thì  = 1 1k - hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 1 1b - hệ số tỏa nhiệt bức xạ của pass 1 Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 1: Lưu lượng thể tích trung bình . 3600. t kB VV  Trong đó: Bt = 321 kg/h Vk = 12,53 m 3 tc/kg Vậy: 3321.12,53 1,12 / 3600. V m s  Tốc độ tính toán của dòng khói 1 1 V F   , m/s  1 Trong đó: V = 1,12 m 3 /s F1 – diện tích tiết diện qua pass1 2 1 1. 2 trdF n       Với : trd = 0,051 m Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 26 n1 = 63 ống 2 2 1 0,051 .63 0,13 2 F m        Vậy: 1 1,12 8,68 / 0,13 m s   dtr = 0,051 m Tra đồ thị hình 6.7  1 với dtr = 51 mm, 1 = 8,68 m/s ta có: 223 / oh kcal m h C   296,3 / oH kJ m h C  Nhiệt độ trung bình của khói pass 1 ttb2 = ( 1182+700).0,5 = 941 0 C rH2O = 0,106 Tra đồ thị hình 6.7  1 , ta được: Cvl = 0,68 Tỉ số chiều dài và đường kính ống lửa pass 1 là: 4 78,4 0,051tr l d   Tra đồ thị  1 ta được: Cl = 1 Như vậy hệ số tỏa nhiệt đối lưu: 1 . .k h l vlC C   1 1 23.1.0,68 15,64k   kcal/m 2 h 0 C Hệ số tỏa nhiệt bức xạ: Nhiệt độ vách được xác định theo công thức: tv = tb + 4S + 60 trong đó: tb = 152 0 C Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 27 0152 4.3,2 60 225vt C     Từ ttb2 = 941 0 C và tv = 225 0C tra đồ thị hình 6.12  1 , ta có: 2 0 2 0136 / 569,4 /h kcal m h C kJ m h C   Ck = 0,98 Riêng a được xác định theo công thức sau: 1 kpsa e   1 Trong đó: Lấy p = 1at S – bề dày hiệu dụng của lớp bức xạ 1 13,6 v V s F  V1 – thể tích lớp bức xạ pass 1 2 2 3 1 1 0,051 . . .4.63 0,515 4 4 trdV l n m    1vF - diện tích vách bao bọc 1 2 1. . . .0,051.4.63 40,38v trF d l n m    Vậy: 0,515 3,6 0,046 40,38 s m  Hệ số làm yếu tia bức xạ k: 2 0,8 1,6. 1 0,38. 1000. H O n r T k p s          1 Với : 2H O r = 0,106 s = 0,046 m 2 2 0,106 0,125 0,231n H O ROp r r     T = 941 + 273 = 1214K Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 28 0,8 1,6.0,106 1214 1 0,38. 5,07 10000,231.0,046 k           Nên: 5,07.1.0,0461 0,21a e   Như vậy hệ số tỏa nhiệt bức xạ pass 1 được xác định: 2 0 2 0 1 . . 136.0,21.0,98 27,7 / 115,91 /b h ka C kcal m h C kJ m h C     2 0 2 0 1 1 1. 15,64 27,7 43,35 / 181,5 /k b kcal m h C kJ m h C        Vậy : 2 0 2 01 26,27 / 110 / 1 0,015 43,35 K kcal m h C kJ m h C     Phương trình truyền nhiệt: 1 . . tr t K H t Q B   , kcal/kg Trong đó: K = 26,27 kcal/m 2 h 0 C H = 1v F = 40,38 m 2 Bt = 321 kg/h 1t - độ chênh lệch nhiệt độ pass 1 ax min ax min 2,3lg m m t t t t t       Trong đó: axmt - hiệu số nhiệt độ lớn hơn của các môi chất ở đầu pass 1 axmt = tkhvao – tnuoc = 1182 – 152 = 1030 0 C mint - hiệu số nhiệt độ nhỏ hơn ở cuối pass 1 mint = tkhra – tnuoc = 700 – 152 = 548 0 C Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 29 Vậy: 0 1 1030 548 765 1030 2,3lg 548 t C     1 26,27.40,38.765 2526,97 / 10580 / 321 trQ kcal kg kJ kg    Xác định  %Q giữa Qcb1 và Qtr1 :   1 1 1 1 .100 0,5 tr cb tr cb Q Q Q Q Q       1 2526,97 2493,18 .100 1,346% 2526,97 2493,18 0,5 Q      Vì 1Q < 2% nên nhiệt độ ra pass 1 là: ' 0 1 700rat C -----------------------------------------------000-----------------------------------------------  TÍNH TOÁN NHIỆT PASS 2 Số liệu ban đầu : Chọn nhiệt độ khói ra khỏi pass 2 là: ' 0 2 400rat C Nhiệt độ khói vào pass 2 ' 0 2 1 700vao rat t C  Chiều dài , đường kính và số ống lửa pass 2 l = 4m , dtr = 0,051m, n2 = 78 ống  Phương trình cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng do nước hấp thụ Ta có:  , , 02 2 2 .cb vao ra zQ I I I     1 Trong đó:  = 0,982- hệ số bảo toàn nhiệt năng Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 30 , 2vaoI , , 2raI - entanpi của khói vào và ra khỏi bề mặt đốt Tra bảng 1, ta được: , 2vaoI = 12894,85 kJ/kg , 2raI = 7128,78 kJ/kg  - lượng không khí lọt vào lò 0 0 1,1 0,05 1,15         0 zI = Ikkl = 455,78 kJ/kg  2 0,982 12894,85 7128,78 1,15.455,78 6177 / 1475 / cbQ kJ kg kcal kg         Xác định hệ số truyền nhiệt ' 2 2 1 1 1 K       Trong đó: 2 - hệ số tỏa nhiệt từ phía khói ' 2 - hệ số tỏa nhiệt từ phía nước  - hệ số bám bẩn bề mặt đối lưu Ta chọn:  = 0,015 Mặt khác: ' 2 >> 2 Nên : ' 2 1  << 2 1  Do đó công thức trên được viết lại 2 1 1 K     Xác định hệ số tỏa nhiẹt từ phía khói 1 , từ công thức: 2 2 2. k b     1 Trong đó: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 31  - hệ số cao phủ tính đến sự giảm hấp thụ nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao phủ toàn bộ Đối với các chùm ống đặt nằm ngang, dòng khói đi trong ống thì  = 1 2k - hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 2 2b - hệ số tỏa nhiệt bức xạ của pass 2 Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 2: Lưu lượng thể tích trung bình . 3600. t kB VV  Trong đó: Bt = 321 kg/h Vk = 12,53 m 3 tc/kg Vậy: 3321.12,53 1,12 / 3600. V m s  Tốc độ tính toán của dòng khói 2 2 V F   , m/s  1 Trong đó: V = 1,12 m 3 /s F2 – diện tích tiết diện qua 2 2 2. 2 trdF n       Với : trd = 0,051 m n2 = 78 ống 2 2 2 0,051 .78 0,16 2 F m        Vậy: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 32 2 1,12 7,01 / 0,16 m s   dtr = 0,051 m Tra đồ thị hình 6.7  1 với dtr = 51 mm, 1 = 7,01 m/s ta có: 22,5 /h kcal kg  Nhiệt độ trung bình của khói pass 2 ttb2 = ( 700 + 400).0,5 = 550 0 C rH2O = 0,106 Tra đồ thị hình 6.7  1 , ta được: Cvl = 1 Tỉ số chiều dài và đường kính ống lửa pass 2 là: 4 78,43 0,051tr l d   Tra đồ thị 6.7  1 ta được: Cl = 1 Như vậy hệ số tỏa nhệt đối lưu: 2 . .k h l vlC C   1 2 22,5.1.1 22,5k   kcal/m 2 h 0 C Hệ số tỏa nhiệt bức xạ: Nhiệt độ vách được xác định theo công thức: tv = tb + 4S + 60 trong đó: tb = 152 0 C 0152 4.3,2 60 225vt C     Từ ttb2 = 550 0 C và tv = 225 0C tra đồ thị hình 6.12  1 , ta có: 2 068 /H kcal m h C  Ck = 1 Riêng a được xác định theo công thức sau: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 33 1 kpsa e  Trong đó: Lấy p = 1at S – bề dày hiệu dụng của lớp bức xạ 2 23,6 v V s F  V2 – thể tích lớp bức xạ pass 2 2 2 3 2 2 0,051 . . .4.78 0,64 4 4 trdV l n m    2v F - diện tích vách bao bọc 2 2 2. . . .0,051.4.78 50v trF d l n m    Vậy: 0,64 3,6 0,046 50 s m  Hệ số làm yếu tia bức xạ k: 20,8 1,6. 1 0,38. 1000. H O n r T k p s          1 Với : 2H O r = 0,106 s = 0,046 m 2 2 0,106 0,125 0,231n H O ROp r r     T = 550 + 273 = 823K 0,8 1,6.0,106 823 1 0,38. 6,47 10000,231.0,046 k           Nên: 6,47.1.0,0461 0,26a e   Như vậy hệ số tỏa nhiệt bức xạ pass 2 được xác định: 2 0 2 . . 68.0,26.1 17,68 /b h ka C kcal m h C    Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 34 2 0 2 2 2. 1.22,5 17,68 40,18 /k b kcal m h C       Vậy : 2 01 25,07 / 1 0,015 40,18 K kcal m h C    Phương trình truyền nhiệt: 2 . . tr t K H t Q B   , kcal/kg Trong đó: K = 25,07 kcal/m 2 h 0 C H = 2v F = 50 m 2 Bt = 321 kg/h 2t - độ chênh lệch nhiệt độ pass2 ax min 2 ax min 2,3lg m m t t t t t        Trong đó: axmt - hiệu số nhiệt độ lớn hơn của các môi chất ở đầu pass2 axmt = tkhvao – tnuoc = 700 – 152 = 548 0 C mint - hiệu số nhiệt độ nhỏ hơn ở cuối pass 2 mint = tkhra – tnuoc = 400 – 152 = 248 0 C Vậy: 0 2 548 248 379 548 2,3lg 248 t C     2 25,07.50.379 1479,99 / 6196,71 / 321 trQ kcal kg kJ kg    Xác định  %Q giữa Qcb2 và Qtr2 : Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 35   2 2 2 2 .100 0,5 tr cb tr cb Q Q Q Q Q      2 1479,99 1475 .100 0,34% 1479,99 1475 0,5 Q      Vì 2Q < 2% nên nhiệt độ ra pass 2 là: ' 0 2 400rat C -----------------------------------------------000----------------------------------------------- PHẦN V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP Số liệu ban đầu : Chọn đường kính trong của ống là dtr = 28mm Chọn đường kính ngoài của ống là dng = 34mm Nhiệt độ khói ra khỏi bộ hâm nước chính là nhiệt khói thải đã chọn ban đầu. Nhiệt độ và entanpi của khói thải ' 0 2 3 2 3 160 2590,83 / k ra k ra t t C I I kJ kg     Nhiệt độ khói vào bộ hâm nước là nhiệt sau khi ra khỏi pass 2 của lò hơi. Nhiệt độ và entanpi vào bộ hâm nước: ' ' 0 1 3 2 1 3 400 7128,78 / k vao ra k vao t t t C I I kJ kg       Nhiệt lượng khói nhả ra trong bộ hâm nước:   1 2( ). 321 0,982. 7128,78 2590,83 . 3600 397,35 k k k tQ I I B kW         = 0,982- hệ số bảo toàn nhiệt năng Bt = 321kg/h là lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán - Nhiệt độ tính toán trung bình của khói thải Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 36 1 2 400 160 280 2 2 ok k f t t t C      Tra theo thông số vật lý của khói ở 280oC ta có:  2 5 2 3 4,674.10 W / . 4,32.10 / 0,64 / Pr 0,654 m K m s kg m              - Chọn tốc độ khói đi trong ống là 10 /k m s  Với (8 12) /k m s   theo tiêu chuẩn - Ta tính hệ số Reynolds Re: 3 5 . 10.0,034 Re 7,87.10 4,32.10 k ngd     - Hệ số Nusselt được tính: - 0,65 0,36 3 0,65 0,36 0,22.Re .Pr 0,22.(7,87.10 ) .0,654 64,33 Nu      Từ đây ta tính được hệ số tỏa nhiệt về phía khói : 2 2. 64,33.4,674.10 88,43 / . 0,034 k ng Nu W m K d      Nhiệt lượng mà nước nhận vào 2 1. .( ) 1000 5,25.4,185.(105,69 30). 3600 462 n n pn n nQ D c t t kW        Lưu lượng nước được tính 5 1 . 1 .5 5,25 tan/ 100 100 p Dn D h                 Nhiệt độ nước vào bộ hâm nước 1 30 o nt C Nhiệt độ nước ra khỏi bộ hâm nước và cấp vào lò hơi Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 37 2 1 397,35 30 105,69 5,25 ok n n n Q t t C D      Chọn 22 / .thep W m K  Ta chọn tốc độ nước 0,8 /n m s  Nhiệt độ tính toán trung bình của nước 1 2 30 105,69 67,84 2 2 on n f t t t C      Tra bảng thông số vật lý của nước ở 67,84oC ta được  7 2 3 0,666W / . 4,29.10 / 979 / Pr 2,643 m K m s kg m            và 4,185 / .pnc kJ kg K  Ta tính hệ số Reynolds Re của nước: 3 7 . 0,8.0,028 Re 52,2.10 4,29.10 n tr n d      Hệ số Nusselt của nước được tính:  0,8 0,43 3 0,8 0,43 0,021.Re .Pr 0,021.(52,2.10 ) .2,643 189,6 Nu      Từ đây ta tính được hệ số tỏa nhiệt về phía nước : 2. 189,6.0,666 4509,97 / . 0,028 n tr Nu W m K d      Phương trình truyền nhiệt . . 397,35tr kQ k F t Q kW    Nhiệt độ trung bình logarit : max min max min 294,31 130 201,1 294,31 lnln 130 ot tt C t t          Với max 1 2 min 2 1 400 105,69 294,31 160 30 130 o k n o k n t t t C t t t C             Hệ số truyền nhiệt Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 38 2 1 1 1 2. 1 85,72W / . 1 1 0,034 0,028 4509,97 88,43 2.22 ng tr n k thep k d d m K              Diện tích truyền nhiệt : 2397,35 23,052 . 85,72.201,1 trQF m k t     Số phần tử : 2 2 4. 4.5,25.1000 3,024 . . . 979. .0,028 .0,8.3600 n n tr n D n d      phần tử Ta chọn 3 phần tử Với chiều dài mỗi phần tử là: 23,052 78,9 1 1 . .( ). . .(0,028 0,034).3 2 2 tr ng F L m d d n       -----------------------------------------------000----------------------------------------------- VI. TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG LÒ HƠI 1. Trở lực ma sát  Đối với dòng khói có truyền nhiệt thì trở lực ma sát được tính 0,583 2 1 2 m td v l T h d T         Trong đó : dtd = 51mm, đường kính tương đương của ống l = 4m, chiều dài của ống  = 15m/s, vận tốc trung bình của dòng khói  = 0,33kg/m 3 , khối lượng riêng của khói ở nhiệt độ trung bình T – nhiệt độ trung bình của dòng khói Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 39 1182 400 273 273 1064 2 2 k tht tT K        Tv = 225 +273 = 498K - nhiệt độ vách ống Hệ số  được xác định theo như sau: Tra bảng 8.1 [1] ta được k = 0,12.10 -3 – độ nhám tuyệt đối của vách ống vậy 0,00008 < k <0,0125 0,25 0,25 3 3 3 68 0,12.10 68 0,11 0,11 0,039 Re 51.10 5.10td k d                    [1] Vậy trở lực ma sát của dòng khói 0,5832 2 1 3 4 15 1064 0,039 0,33 176,78 / 2 49851.10 mh N m         Trở lực ống dẫn khói từ buồng đốt đến buồng sinh hơi: Chọn tổng chiều dài đường ống dẫn khói: 4odL m Đường kính ống dẫn khói:  0,78D m od  Thể tích khói di chuyển trong ống dẫn:  31,9 /V m s Trở lực của ống dẫn khói được xác định: 2 2 . . 2 m td l h d   l = Lod = 4 m dtd = Dod = 0,78m 01946 1182 1564 2 2 a k tb t t t C      Tra bảng thông số vật lý của khói ở nhiệt độ ttb = 1564 0C, ta được: 30,2 /kg m  Hệ số  được xác định theo như sau: Tra bảng 8.1 [1] ta được Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 40 k = 0,4.10 -3 – độ nhám tuyệt đối của vách ống vậy 0,00008 < k <0,0125 0,25 0,253 3 3 68 0,4.10 68 0,11 0,11 0,042 Re 51.10 5.10td k d                    [1] Vậy trở lực ma sát trong đường ống dẫn khói: 2 2 2 4 15 0,042. . .0,2 4,85 / 0,78 2 mh N m  Vậy tổng trở lực ma sát: 2 1 2 176,78 4,85 181,63 /m mh h h N m      2. Trở lực cục bộ 2 2 cbh     Trong đó :  - là hệ số trở lực cục bộ, tra bảng 8.III ta được  = 0,5 2 2150,5. .0,33 18,6 / 2 cbh N m   Tổng tổn thất áp suất trên đường khói 0 760. 0,132 B H h h     2181,63 18,6 208,23 /m cbh h h N m      0 - khối lượng riêng của khói ở 760mmHg và 00C, kg.s2/m4 0 0 1 0,01 1,306 1 0,01.0,3 1,306.10,6243 0,12 12,53.9,81 lv kk k A V V g       kg.s 2 /m 4 Bh - áp suất khí quyển, vì độ cao của lò không quá 200m so với mực nước biển nên ta lấy Bh = 760mmHg Vậy Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 41 20,12 760208,23. . 191 / 0,132 760 H N m   3. Tính cho ống khói Ta chọn ống khói có chiều cao Hok = 20 m Đường kính ống khói được tính: 0 0 0 0,0188 V d   0V - lưu lượng khói đi qua ống khói ở phụ tải định mức 0V = V = 1,9 m 3 /s = 6840m 3 /h 0 - vận tốc khói ra khỏi miệng ống khói, ta chọn 0 = 30m/s 0 6840 0,0188 284 30 d mm   -----------------------------------------------000----------------------------------------------- Chương 2. TÍNH BỀN CHO CÁC CHI TIẾT I. TÍNH BỀN CHO THÂN LÒ CHỊU ÁP LỰC BÊN TRONG Số liệu ban đầu: Đường kính thân lò: Dtr = 2200 mm Bề dày thân lò chọn: Sth = 14 mm Vật liệu sử dụng: thép 20K Bề dày thân lò được xác định theo công thức: 200 . ngPD S C P    [1] Trong đó: Dng – đường kính ngoài của thân lò Dng = 2200 + 2.14 = 2228 mm  - ứng suất cho phép của kim loại Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 42  – hệ số bền vững 1. Tính ứng suất: Nhiệt độ vách tính toán: Do thân bị đốt nóng tv = tb +1,2S+10 0 C = 152+1,2.14+10 = 178,8 0 C [1] Ứng suất định mức cho phép của thép tra bảng 9.2 [1], lấy tv = 250 0C ta được:  * = 13,2 kg/mm 2 Ứng suất cho phép xác định  =   *  = 1,0 – do thân không bị đốt nóng  = 1,0.13.2 = 13.2 kg/mm 2 2. Tính hệ số bền vững của mối hàn Vì lò được hàn bằng điện và hàn bằng hơi nên ta có thể chọn:  = 0,7 Vậy: 10 2228 1 12,99 200 0,7 13,2 10 S mm        < Sth = 14 mm , đảm bảo bền Vậy chọn bề dày thân lò là : Sth = 14 mm -----------------------------------------------000----------------------------------------------- II. TÍNH CHO BUỒNG LỬA  Số liệu ban đầu: Chọn chiều dày buồng lửa: Sbl = 16 mm Đường kính buồng lửa: Dbl = 780 mm Vật liệu: thép 20K Chiều dày buồng lửa được xác định theo công thức: . 1 1 2 400 ( ) tr tr PD al S P d l             [1] a = 6,25 – đối với ống lửa nằm ngang Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 43 l = 4000 mm – chiều dài ống lửa dtr = 51 mm Tính ứng suất  : Nhiệt độ vách tính toán: tv = tb +4S + 30 = 152 + 3,2.16 + 30 = 233,2 0 C [1] Ứng suất cho phép xác định  =   * ,kg/mm 2  - hệ số hiệu chỉnh ứng suất,  = 0,5  * - Tra bảng 9.2 [1] ở nhiệt độ 233,20C  * = 12,6 kg/mm 2  = 0,5.12,6 = 6,3 kg/mm 2 Vậy: 5 780 6, 25 4000 6,3 . 1 1 2 7,82 400 6,3 5(780 4000) S              < Sbl = 16 mm Vậy bề dày ống lửa là : Sbl = 16 mm -----------------------------------------------000----------------------------------------------- III. TÍNH GIA CƯỜNG LỔ NGƯỜI CHUI  Số liệu ban đầu: Áp suất : P = 5 bar Kích thước lổ gia cường: 300  400 Bề dày tấm kim loại gia cường : chọn Slc = 14mm Vật liệu: thép CT3 1. Xác định hệ số 0 :        0 5 2200 10 2 0,6 200 200 10 2 .12 trP D S C S C                  > 0,5 [1] 2. Đường kính lớn nhất của lổ gia cường:   max 0 4 1,2 1 . 3 trd D S S C          [1] Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 44   max 4 1,2 1 . 2200 10 10 2 195 3.0,6 d mm           Mà kích thước lổ oval là 300  400, nên lổ người chui này phải được gia cường. 3. Kích thước các chi tiết gia cường phải thỏa điều kiện: Trong đó: nf - diện tích gia cường bởi ống nối vào thân, mm2 Chọn: Sn = 14mm hn = 100mm nf = 2hn .Sn = 2800 mm 2 opf - diện tích gia cường bởi miếng ốp opf = 2hop .Sop = 2.14.212 = 5936 mm 2 haf - diện tích gia cường bởi ống nối hàn 212. 2. .10.10 200 2 haf mm        d = 300 mm dmax = 195 mm S0 được xác định theo công thức: 0 . 200 ngP D S P   Vì : 1  ; C1 = 1 0 5.2228 4,65 200.12 5 S mm   Thay các giá trị tìm được ở trên vào, ta được: 2800 + 5936 + 200 > (300 – 195).8 Vậy chi tiết gia cường thỏa mãn điều kiện đưa ra  max 0.n op haf f f f d d S     Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 45 IV. TÍNH BỀN CHO MẶT SÀN Số liệu ban đầu: Áp suất: P = 5bar Chọn bề dày mặt sàn: Sms = 16 (mm) Vật liệu : thép 20K 1. Phần mặt sàn có các ống lửa : Bề dày phần này được xác định theo công thức: S = 5 + 0,125d [1] dng – đường kính lổ trên mặt sàn dng = 54,2 mm S = 5 + 0,125.54,2 = 11,8 mm < Sms = 16 mm Vậy bề dày mặt sàn là 16mm 2. Phần mặt sàng có các tấm gia cường: 0,5 100 P S d   [1] tv = tb +1,2S + 10 = 152 + 1,2x30 + 10 = 198 0 C  -ứng suất cho phép, được xác định :  =   * =13,2 x 0,85 = 11,22 (kG/mm 2 ) d- là đường kính vòng tròn lớn nhất vẽ được qua tâm các chi tiết gia cường d = 300 mm Vậy : 5 0,5.300 10,1 100.11,22 S mm  < Sms = 16 mm Vậy bề dày của mặt sàn là : Sms = 16 mm -----------------------------------------------000----------------------------------------------- V. TÍNH CHO ỐNG LỬA CHỊU ÁP LỰC BÊN NGOÀI Số liệu ban đầu: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 46 Chọn chiều dày ống: Song = 3,2 mm Đường kính ống: Dng = 54,2 mm Chiều dày ống được xác định theo công thức: [1 1 ] 2 400 ( ) tr tr PD al S P d l      [1] a = 6,25 – đối với ống lửa nằm ngang l = 4000 mm – chiều dài ống lửa dtr = 51 mm Tính ứng suất  : Nhiệt độ vách tính toán: tv = tb +4S + 60 = 152 + 3,2x4 + 60 = 225 0 C [1] Ứng suất cho phép xác định  =   * = 0,5.13,2 = 6,6 (kg/mm 2 ) Vậy: 5 51 6, 25 4000 6,6 1 1 2 2,39( ) 400 6,6 5(51 4000) S mm              <Song = 3,2 mm Vậy bề dày ống lửa là : Song = 3,2 mm -----------------------------------------------000----------------------------------------------- VI.TÍNH BỀN CHO ỐNG DẪN HƠI CHỊ ÁP LỰC BÊN TRONG Số liệu ban đầu: Chiều dày của ống dẫn hơi: Sodh = 3 mm Đường kính ống dẫn hơi: Doh = 120 mm Vật liệu : thép 20K ứng suất cho phép xác định  =  .  * =1.13,2 = 13,2 kg/mm 2 (Trong trường hợp này  = 1,0) Bề dấy ống dẫn hơi được xác định: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 47 1 200. ngPD S C P    [1] 5 120 1 200 13,2 5 S      = 1,23 mm < Sodh = 3 mm, đảm bảo bền -----------------------------------------------000----------------------------------------------- VII. TÍNH BỀN CHO BASS CẨU Các số liệu ban đầu: Vật liệu : thép CT3 ,   10 23.10 /k N m  Số bass cẩu : 4 Lực kéo đứt : 7.104 N Kích thước tiết diện nguy hiểm (1-1) 2.(30mm  14mm) Lò được vận chuyển bằng các móc cáp vào bass cẩu để nâng lên và chở đi, do đó bass cẩu chịu lực rất phức tạp trong quá trình nâng – hạ ( uốn – kéo – xoắn ). Việc tính toán bền cho bass cẩu còn phụ thuộc vào sự thay đổi góc nghiêng của cáp. Do đó ở đây chỉ tính kiểm cho lực kéo đứt gây ra tại vị trí mặt cắt (1- 1) Ta có: k F S   Trong đó: F – lực kéo đứt F = 7.10 4 N S – diện tích tiết diện bề mặt đang xét, m2 S = 4.2.30.10 -3 .14.10 -3 = 3,36.10 -3 m 2 Do đó: 4 7 2 3 7.10 2.083.10 / 3,36.10 k N m   <   10 23.10 /k N m  Vậy bass cẩu đảm bảo độ bền. Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 48 Chương 3. XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO LÒ HƠI I. CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO LÒ 1. Mục đích của việc xử lí nước Sự làm việc chắc chắn và ổn định của lò hơi phụ thuộc rất nhiều chất lượng nước cấp cho lò để sinh hơi. Trong nước thiên nhiên có hòa tan những tạp chất, mà đặc biệt là các loại muối canxi , magiê và các loại muối khác. Trong quá trình làm việc của lò, khi nươc sôi và bốc hơi, các muối này sẻ tách ra ở pha cứng dưới dạng bùn hoặc cáu tinh thể bám vào vách ống của lò hơi. Các cáu và bùn này có hệ số dẫn nhiệt thấp, thấp hơn so với kim loại hàng trăm lần, do đó khi bám vào vách ống sẻ làm giảm khả năng truyền nhiệt từ khói đến môi chất trong ống, làm cho môi chất nhận nhiệt ít hơn và tổn thất nhiệt do khói thải tăng lên, hiệu suất của lò giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên Khi cáu bám trên vách ống sẻ làm tăng tốc độ ăn mòn kim loại, gây ra hiện tượng ăn mòn cục bộ. Khi cáu bám trên các ống sinh hơi, các ống của bộ quá nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ của vách ống lên, do đó làm tuổi thọ của ống giảm xuống , có những trường hợp nhiệt độ vách ống tăng lên quá mức cho phép có thể gây ra nổ ống. Ngoài những chất sinh cáu, trong nước còn có những chất khí hòa tan như oxi và cacbonic, các loại khí này gây ăn mòn mạnh các bề mặt ống kim loại của lò, nhất là ở bộ hâm nước. Vì những nguyên nhân trên, đòi hỏi phải có những biện pháp đặc biệt để bảo vệ lò hơi khỏi bị cáu bám và ăn mòn, đảm bảo cho lò hơi làm việc an toàn. Để giảm độ ăn mòn và bảo đảm cho lò hơi làm việc an toàn cần thực hiện 3 nhiệm vụ sau :  Ngăn ngừa hiện tượng bám cáu trên tất cả các bề mặt đốt.  Duy trì độ sạch của hơi ở mức độ cần thiết.  Ngăn ngừa quá trình ăn mòn của đường nước, đường hơi. 2. Chất lượng nước cấp cho lò hơi Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các khái niệm về đặc tính của nước thiên nhiên như sau : Độ cứng, độ kiềm và độ kho kết của nước Độ cứng của nước thể hiện là tổng nồng độ các ion Ca+ và Mg+ có trong nước, được kí hiệu là 0H Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 49 Độ cứng cho phép của nước cấp vào lò hơi phụ thuộc vào thông số hơi của lò. Lò có thông số hơi càng cao thì yêu cầu chất lượng nước cấp vào càng cao, nghĩa là nồng độ tạp chất trong nước cấp vào lò phái thấp. Yêu cầu chất lượng nước (độ cứng ) của lò hơi phụ thuộc vào thông số hơi như sau : - Lò hơi ống lò, ống lửa : 0H < 0,5mgđl/l - Lò ống nước có p < 1,6 Mpa : 0H < 0,3 - Lò ống nước có p = 1,6 đến 3,15 Mpa : 0H < 0,02 - Lò ống nước có p = 3,5 đến 10 Mpa : 0H < 0,01 - Lò ống nước có p >10 Mpa : 0H < 0,005 -----------------------------------------------000----------------------------------------------- II. XỬ LÝ NƯỚC CHO LÒ Để giảm độ cứng của nước cấp cho lò nhằm giảm hiện tượng đóng cáu người ta dùng các biện pháp sau :  Tách những vật có khả năng tạo thành cáu ở trong lò ra khỏi nước trước ki đưa nước vào lò, gọi là phương pháp xử lý nước trước khi đưa nước vào lò.  Biến những vật chất có khả năng sinh cáu ở trong lò ( do nước cấp chưa được xử lý hoặc xử lý không hết ) thành những vật chất tách ra ở pha cứng dưới dạng bùn ( không ở dạng cáu ) rồi dùng biện pháp xả lò để thải ra khỏi lò. Phương pháp này gọi là xử lý nước bên trong lò. Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu phương pháp xử ký nước trước khi đưa vào lò hay còn gọi là phương pháp xử lý nước ngoài lò : 1. Xử lý cơ học Xử lý nước cơ học là dùng các bể lắng và các bình lọc cơ khí để tách các tạp chất lơ lửng trong nước ra khỏi nước. Tuy nhiên xử lý cơ học chỉ loại bỏ các tạp chất cơ khí ra khỏi nước. 2. Xử lý độ cứng Xử lý độ cứng là làm giảm đến mức nhỏ nhất nồng độ các tạp chất có thể tạo thành cáu hòa tan vào nước. Độ cứng chỉ có thể được khử bằng hóa chất hoặc bằng trao đổi ion (kation hoặc anion) Dưới đây ta trình bày phương pháp trao đổi ion, cụ thể là phương pháp dùng kết hợp kationit Hydro (HR) và anionit (RaOH) Các phương trình phản ứng xãy ra : Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 50  Khi dùng HR : Ca(HCO3)2 + 2HR = CaR2 + 2CO2+ 2H2O; Mg(HCO3)2 + 2HR = MgR2 + 2CO2+ 2H2O; CaCl2 + 2HR = CaR2 + 2HCl; MgCl2 + 2HR = MgR2 + 2HCl; CaSO4 + 2HR = CaR2 + H2SO4; MgSO4+ 2HR = MgR2 + H2SO4;  Tiếp tục dùng RaOH : RaOH + HCl = RaCl + H2O 2RaOH + H2SO4 = Ra2SO4 + H2O Bằng phương pháp trao đổi anion ta khử đựợc triệt để các axit có trong nước, do vậy trong hệ thống xử lý nước người ta thường kết hợp cho nước qua bình trao đổi kation hydrô trước, trong nước sẽ tạo thành axit rồi cho qua bình trao đổi anion, nước sẽ được xử lý hoàn toàn. 3. Quá trình hoàn nguyên Sau một thời gian làm việc, các Cation sẽ bị mất dần, nghĩa là các Cation mất dần khả năng trao đổi. Vì vậy để phục hồi khả năng làm việc của các Cation, cần phải cho chúng trao đổi với những chất có khả năng cung cấp lại các Cation ban đầu. Quá trình này gọi là quá trình hoàn nguyên Cationit. Để phục hồi khả năng trao đổi của Cation, trước hết cần rửa ngược Cation bằng dòng nước chảy ngược để khử các tạp chất cơ học đóng trong thành lớp rửa cho đến khi nước trong bộ lọc chảy ra. Để hoàn nguyên HR, ta cho dung dung dịch H 2 SO 4 1-1,5% hay HCl đi qua lớp Cation từ trên xuống để phục hồi khả năng trao đổi. Cuối cùng rửa Cation bằng nước sạch để khử hết tàn dư của dung dịch axit. CaR + H 2 SO4 = 2HR + CaSO4 -----------------------------------------------000----------------------------------------------- III. TÍNH TOÁN XỬ LÝ SƠ BỘ Chất lượng nước nguồn khi lò với công suất hữu ích Qtt = 5m 3 /h (D = 5tấn/h ) Độ cứng toàn phần C0 = 6,0 mđlg/l Độ kiềm: Kt = 2,4 mđlg/l Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 51 Hàm lượng cặn lơ lững gần bằng 6 mg/l Hàm lượng ion Na+ = 14 mg/l = 14/23 = 0,6 mđlg/l Hàm lượng anion  24SO Cl  = A = 2,0 mđlg/l Độ cứng yêu cầu của nước cấp cho lò ta chọn bằng 0,05 mđlg/l Tính và chọn kích thước của bể lọc. Lưu lượng nước đi qua bể lọc cationit – H :  24 32,35 0,355. 2,5 / 50%. 2,35 2 0,35 t H tt t H tt K a Q Q K SO Cl a Q m h Q                3 ( a- độ kiềm cho phép sau làm mềm, ta chọn a = 0,35 mđlg/l ) Từ độ cứng cho phép là 0 HC = 0,05 mđlg/l ta được: 20 2 1 0,83 H H H H H C A          3 ( H - hằng số trao đổi đối với sunfua cationit gần bằng 0,0014) Khả năng trao đổi khi làm việc của cationit-H  0 0. 0,5 H lv H tp Na kE E q C C C     3 Trong đó : q0 – lưu lượng đơn vị của nước trong vùng để rửa cationit-H sau khi hoàn nguyên bằng 5m3/1m3 cationit CNa = 0,6 - nồng độ của Natri trong nước nguồn Ck = 0 - nồng độ của Kali trong nước nguồn Etp – khả năng trao đổi toàn phần của cationit, chọn theo bảng 11.2  3 ta được : Etp = 550 đlg/m3  0,83.550 0,5.5 6 0,6 450HlvE     đlg/m3 Thể tích cần thiết của cationit trong bể lọc cationit-H    0 3.24 2,5 6 0.6 .24 0,44 . 2.450 H Na H H lv Q C C W m n E      Chọn chiều dày của lớp cationit HH = 2,5 m Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 52 Diện tích cần thiết của bể lọc cationit-H 30,44F 0,176 2,5 H H H W m H    Đường kính của bể dbe = 0,47 m Tốc độ lọc của bể 2,5 v 14,2 / 0,176 HQ m h F    Lượn axit tiêu thụ Ga để hoàn nguyên một bể cationit-H: Với 0,83H  , tra bảng 11.8  4 ta tìm được lượng tiêu thụ đơn vị của axit H2SO4 90a  g/đlg Vậy: . . . 0,176.2.450.90 14,2 1000 1000 H H lv a a F H E G kg     Lượng axit tiêu thụ để hoàn nguyên cationit-H ( 2 lần trong 1 ngày) là: G = 14,2.2 = 28,4kg Axit dự trữ có nồng độ lớn hơn 75% nên thùng và ống phải làm bằng thép thường, thể tích của thùng 3 30. . . 2,5.6.90.12 4,4.10 4,4 10000. . . 10000.100.1,83.2 H a d Q C t W m lit b n       Dựa vào các phương trình phản ứng ta thấy lượng axit tiêu thụ để hoàn nguyên bằng 2lần lượng RaOH cần dùng GNaOH = 28,4.2 = 56,8 kg Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 53  Sơ đồ hệ thống xử lý nước: XaXa HR RaOH NaCl Chọn bơm nước cấp cho lò: - Lưu lượng : Q = 5 m 3 /h - Áp lực của bơm phải lớn hơn trở lực của hệ thống. Trở lực của hệ thống gồm : trở lực ma sát, trở lực cục bộ và trở lực bình trao đổi. Để tính chính xác trở lực của hệ thống thì rất phức tạp. Do đó, ta chọn theo kinh nghiệm. Chọn áp suất bơm là 12at Vậy bơm li tâm có lưu lượng 5 m3/h, áp suất 12at - Động cơ truyền động cho bơm: 1,1. . 3600. .b t P Q N    Trong đó: P- áp lực bơm P = 12at = 12.10 5 N/m 2 Q- lưu lượng bơm Q = 5m 3 /h b - hiệu suất bơm b = 0,6 Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 54 t - hiệu suất truyền đơn 1t  Vậy: 51,1.12.10 .5 3056 3600.0,6.1 N W  Chọn bơm có model của hãng Ebara với các thông số như sau: Loại bơm Pha Công suất bơm (kW) Tụ điện Dòng làm việc (A) Lưu lượng (m 3 /s) Tổng cột áp (m) µF Vc 550D9/26 3 4,0 80 450 9,5 6,0 129,1 -----------------------------------------------000----------------------------------------------- CHƯƠNG IV : CHỌN THIẾT BỊ PHỤ VÀ TÍNH TOÁN LỚP BẢO ÔN I. VAN AN TOÀN Mỗi nồi hơi đều phải được trang bị van an toàn, nhằm khống chế các thông số làm việc, không cho phép vượt quá giới hạn. Số lượng và kiểu loại van an toàn phụ thuộc vào năng suất bốc hơi. Các van an toàn nói chunglà làm việc tự động không cho áp suất vượt quá các chỉ tiêu quy định Số lượng và kích thước các van an toàn được xác định theo công thức sau: . D ndh A P  Trong đó: n – số van an toàn d – đường kính lổ van h – chiều cao nâng lên của van D – sản lượng định mức D = 5000kg/h P – áp suất tuyệt đối Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 55 P = 11kg/cm 2 Chọn số lượng van là: n = 2, loại van nâng lên không hoàn toàn, khi đó: 20d h và A = 0,0075 Vậy đường kính lổ thông van phải: 20. . 20.5000.0,0075 5,84 . 2.11 D A d cm n p    Vậy van an toàn kiểu lò xo có đường kính lổ thông d = 60mm -----------------------------------------------000----------------------------------------------- II. ỐNG THỦY Ống thủy là một thiết bị quan trọng của lò xo hơi, theo qui phạm về an toàn , lò hơi phải có ít nhất là hai ống thủy độc lập với nhau, chỉ có những nồi hơi có diện tích truyền nhiệt nhỏ hơn 100cm2 thì thay 1 trong 2 ống thủy sáng bằng ống thủy tối. Ống thủy giúp ta xác định được lượng nước trong lò hơi, để dễ dàng kiểm tra mực nước trong lò hơi, do đó ngăn ngừa được sự cố cạn nước. Có hai loại ống thủy : ống thủy tròn và ống thủy dẹp  Ống thủy tròn có cấu tạo đơn giản nhưng rất dễ vỡ  Ống thủy dẹp có cấu tạo phức tạp hơn nhiều, những rất tiện lợi và an toàn lúc công tác, vì nó được đặt trong khung bảo vệ bằng kim loại. Ta chọn loại ống thủy dẹp có chiều dài 220mm Kết hợp ống thủy với bộ điều khiển bơm nước bằng điện cực -----------------------------------------------000----------------------------------------------- III. ÁP KẾ Áp kế dùng để đo áp suất của nồi hơi và trong trong các bộ phận chứa nước khác. Mỗi nồi hơi phảo được trang bị ít nhất 1 áp kế có thang đo thích hợpvà đặt ở nơi dể quan sát nhất của nồi hơi hoặc ở phòng điều khiển của trung tâm. Theo qui phạm kỹ thuật an toàn của nồi hơi của Nhà nước thì áp kế dùng để đo áp suất trong nồi hơi phải là loại có cấp chính xác 1,5% chỉ tiêu về cấp chính xác này được ghi rõ trên mặt áp kế. Ta chọn áp kế có lổ thông là 200mm, thang đo là 15at Trên đường nối ống áp kế lắp 1 van 3 ngã trong đó: một ngã để lắp áp kế mẫu Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 56 để khi cần kiểm tra áp kế đang dùng hoặc để thông đường nối với áp kế trước khi cho áp kế làm việc ; một ngã lắp với một ống xyphon chứa nước ngưng để bảo vệ áp kế khỏi bị tác dụng trực tiếp của dòng hơi nóng. -----------------------------------------------000----------------------------------------------- IV. ỐNG DẪN HƠI VÀ VAN HƠI CHÍNH 1. Ống dẫn hơi Ống dẫn hơi là thiết bị dùng để vận chuyển hơi nước, đây là một thiết bị phụ rất quan trọng của nồi hơi, do đó Nhà nước đả cho ban hành qui phạm kỹ thuật an toàn các đường ống dẫn hơi để thồng nhất việc chế tạo, lắp ráp, và sử dụng trong cả nước. Chọn đường kính ống dẫn hơi Dodh = 150mm Vận tốc hơi được tính theo công thức: '' 2 . .4 3600. . odh D v D    Trong đó: D – sản lượng hơi định mức , D = 5000kg/h v ’’ – thể tích riêng của hơi bảo hòa ở áp suất 5bar Tra phụ lục [5] ta được: v’’ = 0,3747 m3/kg Vậy: 2 5000.0,3747.4 29 / 3600. .0,15 m s   Đối với lò hơi công nghiệp, thì tốc độ tối ưu của dòng hơi bảo hòa theo kinh nghiệm trong khoảng: 20 40 /m s   Nên vận tốc của dòng hơi là : 29 /m s  Để giảm tổn thất ra môi trường xung quanh thì ống dẫn hơi phải được bọc cách nhiệt bằng sợi thủy tinh. 2. Van hơi Van là một thiết bị phụ dùng để đóng và cắt nối hơi ra khỏi sự liên thông với đường ống dẫn hơi. Khi mở van để cho hơi đi vào ống dẫn hơi phải đảm Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 57 bảo sao cho trở lực nhỏ nhất, còn khi đóng van phải đảm bỏa kín hoàn toàn, ở đây ta cho một van khóa, và một van một chiều mắc nối tiếp nhau, hơi đi qua van một chiều trước khi đi qua van khóa. Chọn van khóa là loại van đĩa, có đường kính trong là 80mm -----------------------------------------------000----------------------------------------------- V. TÍNH TOÀN LỚP BẢO ÔN CHO LÒ HƠI Mục đích của phần này là để giảm bớt sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh nhằm nâng cao hiệu suất lò và hạn chế ảnh hưởng do nhiệt tảo ra làm ảnh hưởng đến công nhân đang vận hành.  Tính toán bề dày lớp bảo ôn: Áp dụng công thức: 1 3 1 2 1 2 t t q        Trong đó: t1 – nhiệt độ bên trong vách t1 = 152 0 C t3 – nhiệt độ không khí t3 = 30 0 C 1 - bề dày của lớp kim loại 1 = 14mm 2 - bề dày lớp bông thủy tinh 1 - hệ số truyền nhiệt của thép ở 2000C 1 = 46,1 W/m 0 C 2 - hệ số truyền nhiệt của bông thủy tinh 2 = 0,051 W/m 0 C Mà: 2350 /q W m Nên: 1 3 1 2 1 2 350 t t        Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 58 2 0,0178 17,8m mm   Chọn 2 20mm  -----------------------------------------------000----------------------------------------------- CHƯƠNG V : VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG LÒ HƠI I - KIỂM TRA HỆ THỐNG LÒ HƠI Trước khi vận hành lò cần kiểm tra các bộ phận sau:  Các loại van, hệ thống cấp nước, hệ thống đường ống, hệ thống nhiên liệu,v..v .. đã lắp đặt hoàn chỉnh đúng quy phạm chưa. Các van phải đảm bảo kín và đóng mở dễ dàng.  Các thiết bị đo lường, an toàn và tự động lắp đặt đúng theo yêu cầu quy phạm chưa : - Áp kế phải có vạch đỏ chỉ áp suất làm việc tối đa cho phép - Ống thuỷ sáng phải có vạch đỏ chỉ mức nước trung bình (ngang giữa ống thủy), mức nước cao nhất và mức nước thấp nhất. Hai mức nước này bằng mức nước trung bình ± 50mm. - Van an toàn được chỉnh áp suất hoạt động theo quy phạm: + Van làm việc: chỉnh ở mức Plv + 0,2KG/cm 2 + Van kiểm tra: chỉnh ở mức Plv + 0,3KG/cm 2 - Các hệ thống tự động phải hoạt động tốt.  Kiểm tra toàn bộ phần áp lực của nồi hơi xem có tình trạng hư hỏng không.  Kiểm tra nhiên liệu và nước cấp có đủ dự trữ và đảm bảo chất lượng chưa thì công việc kiềm lò kết thúc . -----------------------------------------------000----------------------------------------------- II. CÁC BƯỚC VẬN HÀNH LÒ 1. Chuẩn bị vận hành lò:  Các van xả, van cấp hơi, van an toàn phải đóng lại. Mở van cáp nước, van xả lẻ để thoát khí ,mở van lưu thông ống thuỷ và van 3 ngã của áp kế .  Đóng điện trong tủ đèn nguồn báo hiệu sáng bật bơm ở chế độ bằng tay. Cấp nước vào lò cho đến vạch quy định mức thấp nhất trong ống thuỷ sáng. Ngừng cấp nước và kiểm tra độ kín của các van và mặt bích.  Kiểm tra hệ thống đốt nhiên liệu để khởi động lò Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 59  Kiểm tra mức nước trong bể nước mềm nếu nước cạn sẽ không thể khởi động được vòi đốt 2. Khởi động đốt lò và chế độ đốt lò  Khởi động vòi đốt bằng nút bấm vòi đốt trên tủ điều khiển. ở chế độ tự động khi áp suất đạt áp suất đặt trên rơle vòi sẽ tự động ngừng hoạt động.  Các bước khởi động đốt lò và chế độ đốt phải tuân theo quy trình vận hành hệ thống đốt nhiên liệu theo kiểu loại vòi đốt mà lò được trang bị lắp đặt.  Khi lò xuất hiện hơi nước thì đóng van xả lại, tăng quá trình đốt.  Khi áp suất lò đạt từ 1¸1,5 KG/cm2 tiến hành kiểm tra trạng thái các van, thông rửa ống thuỷ, áp kế,quan sát sự hoạt động của chúng.  Khi lò đạt áp suất 2KG/cm2 thận trọng dùng clê vặn chặt các đai ốc trong phạm vi chịu áp lực của lò hơi.  Khi áp suất trong lò đạt mức áp suất làm việc tối đa Plv,cấp nước vào lò đến vạch trung bình của ống thuỷ.  Nâng áp suất của lò lên áp suất hoạt động của các van an toàn đã được chỉnh theo quy phạm. Các van an toàn phải hoạt động và kim áp kế sẽ vượt quá vạch đỏ một chút.  Công việc khởi động lò được kết thúc khi đã đưa áp suất của lò lên áp suất giới hạn và kiểm tra xong sự hoạt động của lò.  Trong quá trình cấp hơi lò phải đảm bảo chế độ đốt tức là đảm bảo nhiên liệu cháy hoàn toàn, nếu không thì xem xét và hiệu chỉnh lại hệ thống đốt nhiên liệu  Thường xuyên theo dõi chế độ cháy của lò hơi qua tấm phản chiếu trên đỉnh vòi dầu 3. Cấp hơi  Khi áp suất lò gần bằng áp suất làm việc tối đa Plv thì chuẩn bị cấp hơi . Trước khi cấp hơi mức nước trong lò ở mức trung bình của ống thuỷ và chế độ cháy phải ổn định.  Khi cấp hơi mở từ từ van hơi chính để một lượng hơi nhỏ làm nóng đường ống dẫn hơi và xả hết nước đọng trong đường ống dẫn hơi trong khoảng thời gian 10 ¸15 phút . Trong thời gian đó quan sát hiện tượng dãn nở ống và giá đỡ ống. Nếu thấy bình thường thì đóng mở hết cỡ van hơi chính để cấp hơi đi . Việc mở van phải từ từ, khi mở hết cỡ thì xoay ngược nửa vòng van hơi lại. 4. Cấp nước:  Trong thời gian vận hành lò phải giữ mực nước trung bình trong lò, không nên cho lò hoạt động lâu ở mức thấp nhất hoặc cao nhất của ống thuỷ .  Lò hơi được cấp nước bằng hệ thống từ động ( có quy trình vận hành kèm theo hệ thống lắp đặt).  Chất lượng nước cấp cho lò phải đảm bảo yêu cầu sau: Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 60 + Độ cứng toàn phần [0,5 mgđl/lít + Độ PH = 7¸10. + Hàn lượng oxy [ 0,1 mgđl/lít 5. Xả bẩn :  Việc xả bẩn định kỳ cho lò hơi được thực hiện nhờ van xả ở thân nồi.  Tuỳ theo chế độ nước cấp cho lò mà xác định số lần xả bẩn trong 1 ca . Nước cấp càng cứng , độ kiềm càng cao thì số lần xả càng nhiều ít nhất 1 ca phải xả bẩn 2 lần mỗi lần 2,3 hồi mỗi hồi từ 10 ¸ 15 giây. Trước khi xả bẩn nên nâng mức nước trong lò lên trên mức nước trung bình của ông thuỷ sáng khoảng 25¸50mm.  Ống thuỷ phải được thông rửa ít nhất 2 lần trong 1 ca,ống xi phông của áp kế phải thông rửa 2 lần trong 1 ca.Van an toàn được kiểm tra 1 lần trong 1 ca -----------------------------------------------000----------------------------------------------- III. NGỪNG LÒ 1. Ngừng lò bình thường: Thực hiện theo trình từ sau:  Ngừng hoạt động của vòi đốt  Đóng van cấp hơi và xả hời ra ngoài khí quyển bằng cách mở van xả le hoặc kênh van an toàn để giảm áp nâng mức nước trong lò lên mức cao nhất của ống thuỷ  Để lò nguội từ suất của lò xuống.  Cấp nước vào lò để từ có sự giám sát thường xuyên của người vận hành lò hơi  Việc tháo nước ra khỏi lò để vệ sinh phải có sự cho phép của người phụ trách lò hơi và chỉ được tháo nước lò khi áp suất trong lò là 0KG/cm2 và nhiệt độ nước lò [70 0 C. Việc tháo nước phải thực hiện từ từ và khi đã mở van xả le hoặc kênh van an toàn 2. Ngừng lò sự cố:  Chấm dứt ngay sự hoạt động của hệ thống đốt nhiên liệu bằng nút STOP, đóng van cấp hơi, kênh van an toàn,mở van xả le.  Cấp đầy nước vào lò( nếu lò hơi sự cố cạn nước thì nghiêm cấm việc cấp nước vào lò)  Để lò nguội từ từ dưới sự giám sát của người vận hành lò hơi. -----------------------------------------------000----------------------------------------------- IV. BẢO DƯỠNG LÒ  Nếu lò hơi ngừng vận hành từ 1 tháng trở lên thì dùng phương pháp bảo dưỡng khô. Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 61  Nếu lò hơi ngừng vận hành dưới 1 tháng thì dùng phương pháp bảo dưỡng ướt 1. Phương pháp bảo dưỡng khô: Sau khi ngừng vận hành thì tháo hết nước trong lò hơi ra mở các van và dùng nước rửa sạch và đốt lò sấy khô( chú ý không đốt lửa to) 2. Phương pháp bảo dưỡng ướt: Sau khi ngừng vận hành lò hơi thì tháo hết nước trong lò ra cấp đầy nước vào lò và đốt lò tăng dần nhiệt độ nước lò đến 1000C. Khi đốt lò phải mở van xả le hoặc kênh van an toàn để thoát khí ,lò không tăng áp suất. Ngừng đốt lò đóng van xả le và van an toàn lại -----------------------------------------------000----------------------------------------------- V. VỆ SINH VÀ DUY TU LÒ 1. Vệ sinh  Tuỳ theo chất lượng nước cấp mà quyết định chu kỳ vệ sinh cáu cặn trong lò hơi thông thường từ 3 đến 6 tháng /1 lần  Vệ sinh bên trong lò được thực hiện bằng phương pháp hoá chất.  Hoá chất được sử dụng để xử lý cáu cặn thích hợp cho nồi hơi là dung dịch NaOH 2%. Đổ đầy dung dịch NaOH vào nồi hơi và đun đến áp suất từ 1 ¸3 KG/cm 2 duy trì từ 12¸14 h hoặc lâu hơn nữa tuỳ độ dày của lớp cáu cặn. Sau khi tháo dung dịch NaOH ra khỏi lò thì cấp nước rửa lò.  Việc xử lý bằng hoá chất phải do cán bộ am hiểu về hoá chất chủ trì 2. Duy tu:  Cứ 1 tháng vận hành phải kiểm tra lại toàn bộ lò hơi 1 lần. Chú ý các loại van, ống thuỷ,áp kế, hệ thống cấp nước ,hệ thống đốt nhiên liệu,vv,vv  Tháo vòi dầu kiểm tra các phần chịu áp lực và phần vữa SAMÔT xem có hư hỏng không. Nếu bị hư hỏng cần khắc phục, thay thế Từ 3 ¸ 6 tháng vận hành phải ngừng lò kiểm tra sửa chữa toàn diện,kết hợp vệ sinh cáu cặn cho lò  Lò phải ngừng vận hành ngay nếu có hiện tượng hư hỏng các bộ phận chịu áp lực của lò hơi có nguy cơ gây tai nạn nghiêm trọng.  Hết hạn sử dụng vận hành lò hơi( theo giấy phép của thanh tra kỹ thuật an toàn về lò hơi). Ngừng vận hành lò để tiến hành kiểm tra, sửa chữa, và đăng kiểm để sử dụng tiếp .