slide tinh toan thiet ke bo ham nuoc cho lo hoi cong nghiep fmozvq1wbg 20130204023922 4
DESCRIPTION
Slide Tinh Toan Thiet Ke Bo Ham Nuoc Cho Lo Hoi Cong Nghiep FmOZVQ1wBg 20130204023922 4TRANSCRIPT
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
GIỚI THIỆU
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ
KẾT LUẬN
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
PHÂN LOẠI
Kim loại chế tạo
Mức độ gia nhiệt
Gang Thép Sôi Không Sôi
Gang
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
Đậy lỗ bằng nắp kín hàn
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
`
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ 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:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
22 .100% 19,35%
dv
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• Phần trăm tổn thất do khói thải:
• Hiệu suất của lò:
22 .100% 6,01%
dv
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 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• Phần trăm tổn thất do khói thải:
• Hiệu suất của lò:
22 .100% 6,01%
dv
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 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• Độ chênh nhiệt độ trung bình
01' 350t C
02' 30t C
02'' 350t C
01'' 118t C
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• 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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
• Chiều dài mỗi phần tử được tính:
67,5482,37
. 0,029.9tb
FL m
d n
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
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
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC