Thuyết minh đồ án môn học : Lò Hơi
Lời nói đầu
Điện năng là phần không thể thiếu đợc trong phát triển của nền kinh tế quốc
dân. Điện năng có thể sản xuất bằng nhiều cách : thuỷ điện, nhiệt điện, điện nguyên tử
và dùng năng lợng mật trời nhng trong đó dùng nhiệt năng vẩn đóng vai trò quang
trọng không nhỏ, nhất là đối với những nớc có nền công nghiệp đang phát triển nh nớc
ta hiện nay.
Trong nhà máy nhiệt điện lò hơi là bộ phận không thể thiếu đợc nó đợc sản xuất
hơi chạy tuốc bin để quay máy phát điện ngoài ra nó còn cung cấp hơi cho các ngành
công nghiệp nhẹ nh sấy, sinh hoạt hàng ngày...
Nớc ta hiẹn nay đang sử dụng hơi trung áp và thấp áp. Do đó việc nghiên cứu để
đa các lò cao áp và có công suất lớn vào sử dụng là rất cần thiết.
Trong kỳ học này em đợc phân công thiết kế lò hơi có sản lợng 320 tấn/giờ. Em
rất mong đợc sự quan tâm giúp đở của quí thầy cô giáo. Em xin chân thành cám ơn !
Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi sai sót.
Em kính mong quí thầy cô góp ý kiến và chỉ dẩn cho em để hoàn thiện đồ án một cách
tốt nhất.
Ngời thiết kế
TRN NGC TRNG
CHƯƠNG 1
SVTH:TRN NGC TRNG-LP 04N1 KHOA NHIT Trang 1
Thuyết minh đồ án môn học : Lò Hơi
NHIM VU THIT K
TấNH TOAẽN NHIT CH TAO LOè HI
1.1 Sản lợng định mức của lò hơi
D = 320 tấn/ giờ
1.2 Thông số hơi
- áp suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt
P
qn
= 140 bar

0
C
1.7 Nhiệt trị thấp làm việc của than
lv
t
Q
= 26628 kJ/kg
1.8 Thành phần nhiên liệu %.
C
lv
H
lv
O
lv
N
lv
S
lv
A
lv
W
lv
V
ch
t
1
0
C t
2
0

9
10
11
12
13
14
I
II
I
II
Thuyết minh đồ án môn học : Lò Hơi
Xác định sơ bộ dạng lò hơi gồm :
- Buồng lửa và đờng khói đi
- Phơng pháp thải xĩ
- Cách bố trí các bề mặt buồng đốt
- Tiến hành tính toán phụ
Trong bản thiết kế này chọn lò đốt bột than buồng lửa phun, thải xĩ khô một bao
hơi. Bố trí đờng khói đi theo hình chữ , đờng khói đi lên bbố trí buồng lửa, đờng khói
nằm ngang bố trí bộ quá nhiệt, đờng khói đi xuống bố trí bộ hâm nớc và bộ sấy không
khí xen kẻ nhau.
Toàn bộ buồng lửa bố trí dàn ống sinh hơi, ở hai bên tờng bố trí 6 vòi phun tròn
xoáy. Bộ quá nhiệt chia làm hai cấp, căn cứ đờng hơi đi mà qui định cấp I và cấp II.
Bộ hâm nớc và bộ sấy không khí cũng chia làm hai cấp.
2.1.2 Tính toán phụ
2.1.2.1 Nhiệt dung của nhiên liệu rắn
Ta có :
k
r
C
= 0,22 kcal/kg

l
C
= 1,180 kJ/kg
0
C
2.1.2.2 Thể tích không khí và sản phẩm cháy
- Thể tích không khí lý thuyết cấp cho quá trình cháy
o
kk
V
= 0,0889.C
lv
+ 0,0333.S
lv
+ 0,265.H
lv
- 0,0333.O
lv

= 0,0889.70,0 + 0,0333. 0,5 + 0,265.3,3 - 0,0333.2,0 = 7,047
kg
m
3
tc
- Thể tích lợng không khí thực tế cấp cho quá trình cháy
V
kk
=
o
kk

lv
= 0,0186.70 + 0,007.0,5 + 0,79.7,047 + 0,008.1,5 = 6,885
kg
m
3
tc
+ Thể tích hơi nớc
V
H
2
O
= V
o
OH
2
+ ( -1).
o
kk
V
=
o
kk
lvlv
V0161,0W0124,0H.111,0
++
+( -1).
o
kk
V
=

kk
.CVI
=







nl.kg
kJ
Trong đó :
C : nhiệt dung riêng không khí
C = 1,2866 + 0,0001201.30 =1,29
Cm
kJ
0
3
tc
: nhiệt độ không khí vào ( = 30
0
)
30.29,1.047,7I
o
kk
=
= 272,7189
nl.kg
kJ

2
.CV.CV.CVI
++=






nl.kg
kJ
2
RO
V
= 0,0186.70 + 0,007.0,5 = 1,3055
kg
m
3
tc
o
N
2
V
= 0,79.7,047 + 0,008.1,5 = 5,5791
kg
m
3
tc
C
CO

= 1298,1
nl.kg
kJ
Vậy Entanpi của khói đối với 1kg nhiên liệu :
( )
o
kk
o
kk
I1II
+=






nl.kg
kJ
I
k
= 1298,1 + (1,2 - 1). 272,7189 = 1352,6
nl.kg
kJ
2.1.2.4 Hệ số không khí thừa và sự lọt không khí vào lò hơi
Hệ số không khí thừa trong buồng lửa
o

Chọn
o

7
Bộ sấy không khí cấp I,
skkI

0,03
8
Bộ sấy không khí cấp II,
skkII
0,03
Lợng không khí ra khỏi bộ sấy không khí

''
SKK
=
o
-
o
-
n

n
: lợng không khí lọt vào hệ thống nghiền than, chọn
n
= 0,08

''
SKK
= 1,2 - 0,1 - 0,08 = 1,02
Lợng không khí vào bộ sấy không khí


lửa &
pheston
Bqn
ii
Bqn
i
Bhn
ii
Bskk
iI
Bhn
i
Bskk
i
Đờng
thải
1 Hệ số không khí thừa trungbình
= 0,5(' - '')


1,15 1,2075 1,2225 1,24 1,26 1,285 1,315 1,33
2 Thể tích không khí thừa
( -1).V
o
kk
v
th
kg
m
3

V
+ ( -1).V
o
kk
+ V
o
OH
2
v
k
kg
m
3
tc
8,5206 8,8729 8,9258
9,0315
9,1548 9,2957 9,4719
9,68336
5 Phân thể tích hơi nớc
V
OH
2
/V
k
r
H2O
0,077389 0,077338 0,07733 0,077316 0,077299 0,077281 0,077259 0,07723
6 Phân thể tích khí 3 nguyên tử
V
2

18,61957 17,88017 17,7743 17,56627 17,32964 17,06689 16,74945 16,3837
SVTH:TRN NGC TRNG-LP 04N1 KHOA NHIT Trang 7
ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc : Lß H¬i
B¶ng 3 : entanpi cña s¶n phÈm ch¸y(1002000
0
C)
(
0
C)
I






KG
KJ
0
k
I






KG
KJ
0

α
= 1,3
''
skkI
α
=
1,33
I
k
I
k
I
k
I
k
I
k
I
k
I
k
100
1038,443 909,063 1311,162 1338,434
200
2076,886 1818,126 2567,78 2622,324 2676,868
300
3115,329 2727,189 3797,126 3851,67 3933,486 4015,301
400
4153,772 3636,252 4990,11 5062,835 5135,56 5244,648
500

20768,86 18181,26 24405,11
SVTH:TRẦN NGỌC TRƯỜNG-LỚP 04N1 KHOA NHIỆT Trang 8
Thuyết minh đồ án môn học : Lò Hơi
2.2 Cân bằng nhiệt lò hơi
Cân bằng nhiệt đợc thiết lập đối với chế độ ổn định của lò hơi cho 1 kg nhiên
liệu rắn
Năng lợng đa vào lò hơi
Q
đv
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6







kg
kJ

D
qn
: Sản lợng hơi quá nhiệt (D
qn
= 320 tấn/giờ)
B : lợng nhiên liệu sử dụng trong 1 giờ
- Q
4
,q
4
tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học
Q
4
=
lv
b
b
b
r
r
r
A
r100
r
a
r100
r
a



= 30 : thành phần đợc cháy trong tro hơi
r
b
= 30 : thành phần đợc cháy trong tro hơi
A
lv
= 16,7

x
t
Q
= 32600 J/kg
Q
4
=
7,16
30100
30
95,0
30100
30
2,0







+


100
q
1.I.I
4
o
kkthk






Kg
kJ
Q
2
=
( )







100
10
1.72,272.33,16,1352
=890,89

tổn thất do toả ra môi trờng xung quanh
chọn q
5
= 0,65%
Hệ số bảo ôn : =
9935,0
100
65,0
1
100
q
1
5
==
- Q
6
,q
6
tổn thất vật lý do xĩ mang ra ngoài
Q
6
= a
x
.(C.).A
lv






+ q
4
+ q
5
+ q
6
%

q
= 3,35 + 0,5 + 10 + 0,65 + 1,3 = 15,8 %
Hiệu suất của lò hơi

T
= 100 - 15,8 = 84,2%
- Suất tiêu hao nhiên liệu của lò : lợng nhiên liệu sử dụng trong 1 giờ
suất tiêu hao nhiên liệu thực tế
B =
( )
lv
tT
ncqn
Q.
iiD


(Kg/h)
Trong đó: + i
qn
Entanpi của hơi quá nhiệt
tra bảng nớc cha sôi và hơi quá nhiệt ứng với t

Để xác định tổng thể tích sản phẩm cháy và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi
và nhiệt lợng chứa trong chúng ngời ta sử dụng đại lợng tiêu hao nhiên liệu để tính
toán.
Đợc xác định theo công thức:
B
tt
=






=







100
10
135904
100
q
1.B
4
= 32310 Kg/h
SVTH:TRN NGC TRNG-LP 04N1 KHOA NHIT Trang 10

10.3600.140
10.26628.32310
10..
==
v
lv
ttt
bl
q
QB
V
= 1707 m
3
B
tt
= 32310 Kg/h : lợng tiêu hao nhiên liệu tính toán
lv
t
Q
= 26628 kJ/kg: Nhiệt trị thấp làm việc của than
3.3 Xác định kích thớc buồng lửa
Chiều cao ngọn lửa đợc xác định trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa. Chiều dài
ngọn lửa chọn tuỳ thuộc vào nhiên liệu đốt và công suất lò hơi. Với bột than antraxit
có chiều dài ngọn lửa đợc chọn là 14
m
.
Với lò đặt vòi phun ở hai tờng bên thì tiết diện ngang buồng lửa dạng hình chữ
nhật.
Với D = 320 tấn/giờ
Ta có: a = m.

cao đặt vòi phun h
vf
= 4m

SVTH:TRN NGC TRNG-LP 04N1 KHOA NHIT Trang 11
ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc : Lß H¬i
H
bl
0,6 m
0,65m
φ =1m

1,2m
h
vf
=4m
SVTH:TRẦN NGỌC TRƯỜNG-LỚP 04N1 KHOA NHIỆT Trang 12
1m
8m
3m
2,5m
12m
ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc : Lß H¬i
4500 1000 500 2000
A A

MÆT C¾T A-A
4000
SVTH:TRẦN NGỌC TRƯỜNG-LỚP 04N1 KHOA NHIỆT Trang 13
12500

F
2
= 1,5.(4,5+1) = 8,25m
2
F
3
= 2.(4,5+1+0,5) = 12m
2
F
4
= (1,5+3,5).0,5/2 = 1,25m
2
F
5
= 2 m
2
F
6
= 10,5.8 = 84m
2
F
7
= (1+8).5,6/2 = 25,2m
2

Vậy F
b
=

=

3.5.4 Diện tích toàn bộ buồng lửa F = F
b
+ F
t
+F
s
F = 144 + 381,432 + 304,272 = 829,7m
2
3.5.5 thể tích buồng lửa V
V = F
b
.a = 144.12 = 1728 m
3
Ta nhận thấy tỷ số thể tích buồng lửa theo giả thiết hình vẽ gần đúng với trị số ban
đầu.Nên ta chọn thể tích buồng lửa với giá trị là V
bl
=1728 m
3
.Do đó ta lấy các thông
số đã chọn.
3.6 Dàn óng sinh hơi
Bớc ống của dàn ống sinh hơI ảnh hởng đến khả năng bảo vệ tờng lò và đảm bảo
quá trình cháy ổn định
Chọn bớc ống s = 75, đờng kính ống d =60, khoảng cách từ tâm ống đến tờng bên e =
60, khoảng cách từ tâm ống đến tờng trớc, sau là e= 65
Hệ số góc của tờng dàn ống:tra bảng
Với s/d = 75/60 = 1,25
e/d = 1
ta tìm đợc hệ số góc bức xạ
tờng dàn ống là x = 0,95

trớc
Tờng
sau
Tờng
bên
feston
1 Đờng kính ngoàI của ống d mm 60 60 60 60
2 Bớc ống S mm 75 75 75 75
3 Bớc ống tơng đối S/d 1,25 1,25 1,25 1,25
4 Khoảng cách từ tâm ống
đến tờng
e mm 60 65 65 65
5 Diện tích bề mặt bức xạ H
bx
m
2
157 141 93
6 Hệ số bức xạ hửu hiệu x
i
0,95 0,95 0,95 1
7 Số ống n 157 157 102 157
8 Tổng diện tích bề mặt bức
xạ hửu hiệu

bx
H
m
2
484
Bảng 6. tính truyền nhiệt buồng lửa

nóng
Entanpi không khí nóng
Nhiệt độ không khí lạnh
Entanpi không khí lạnh
Hệ số không khí thừa
cuối bộ Skk I
Nhiệt lợng do không khí
nóng mang vào buồng
lửa
Nhiệt lợng thu đợc khi
đốt 1 kg than
Nhiệt độ cháy lý thuyết
Chiều dày hửu hiệu của
lớp bức xạ khói
Phân áp suất khí 3 ngtử
V
bl
H
bx



bl


bl

n
t
n

C
kj/kg
kj/kg
kj/kg
o
C
m
V
bl
=
v
lv
ttt
q
QB ..10
3
Bảng 5
=
F
H
bx
=1-q
5
/100
Bảng1
Chọn
Nghiền bi
bl
cho
đả tính

Q
qq
Q
+
+
)
100
1(
43
=Q
tđ
Suy từQ
tđ
S=3,6
Fv
Vo
P
b
= p.r
b
1728
0,9935
1,2
0,05
0,08
300
1632
30
272,7
1,07

Độ đen ngọn lửa không
sáng
Độ đen ngọn lửa
Độ đen buông lửa
Vị trí tơng đối giữa
đIểm cao nhất và diểm
thấp nhất của ngọn lửa
Hệ số hiệu chỉnh
Nhiệt độ đầu ra của
buồng lửa
Entanpi khói đầu ra của
buồng lửa
Tỉ nhiệt trung bình của
khói
Nhiệt độ khói đầu ra
của buồng lửa theo tính
toán
à
k

m
a
s
a
ks
a
nl
a
bl
x

nlnl
nl
aa
a
+
bl
vp
H
H
=
16800
5600
0,59-0,5.x
giả thiết
tra bảng 3
bl
=1000
''
''
'
bllt
bltd
IQ



18,62
0,217
0,45
1

bảng 7. đặc tính cấu tạo của dãy pheston
TT Tên đại lợng kí hiệu Đơn vị Dãy số
1 2 3 4
1 Đờng kính ngoàI của ống d mm 60 60 60 60
2 Số ống trong mỗi dãy z ống 25 26 26 26
3 Chiều dàI mỗi ống l mm 8500 8400 8300 8200
4 Bớc ống ngang S
1
mm 300 300 300 300
5 Bớc ống dọc S
2
mm 250 250 250 250
6 Bớc ống tơng đối ngang S
1
/d
1

1
5 5 5 5
7 Bớc ống tơng đối dọc S
2
/d
2

2
4,17 4,17 4,17 4,17
8
Bề mặt hấp thụ của mỗi dãy H
ht
= dlz

= 1-(1-0,29)
4
x
p
0,746
12 Bề mặt chịu nhiệt bức xạ H
bx
p
=F
p
.x
p
H
bx
p
m
2
120,77
13 Diện tích bề mặt chịu đối lu H
dl
p
= H
p
-H
bx
p
H
dl
p
m

2
m
2
89,56
85,6
17 Tiết diện trung bình khòi đi qua pheston F
p
= (F
p
+4F
p
)/2 F
p
m
2
87,58
SVTH:TRN NGC TRNG-LP 04N1 KHOA NHIT Trang 18
Bảng8. tính truyền nhiệt dãy pheston
STT Tên đại lợng Khiệu Đvị Công thức và cơ sở tính Kết quả
1 2 3
Cân bằng nhiệt
1 Nhiệt độ khói sau buồng lửa


bl
o
C Tra bảng 6 1010 1010 1010
2 Nhiệt độ khói sau pheston



13645
5 Entanpi khòi sau pheston I

ph
Kj/kg
10825 11962 12338,92
6 Độ giáng entanpi trớc và sau pheston
I
ph
Kj/kg
I
ph
= I

bl
- I

ph
2820 1683 1306
7 Lợng nhiệt mà khói truyền đI ứng với 1
kg nhiên liệu
Q
k
Kj/kg
I
ph
.
2679 1599 1241
Tính truyền nhiệt
8 Nhiệt độ bảo hoà ở pheston t

11 Tốc độ trung bình của khói qua pheston

k
m/s
)1
273
(
.3600
.
+
bh
tb
p
ktt
F
VB

3,72 3,88 3,98
12 Thành phần thể tích hơI nớc trong khói r
H20
Từ bảng 2 0,077 0,077 0,077
13 Thành phần thể tích khí 3 nguyên tử r
R02
bảng 2 0,153 0,153 0,153
14 Nồng độ tro bay trong khói
à
g/m
3
tc
bảng 2 18,61 18,61 18,61

n
.s = r
R02
. 0,915 0,14 0,14 0,14
Bảng8(tt)
STT Tên đại lợng Khiệu Đvị Công thức và cơ sở tính Kết quả
1 2 3
17 Hệ số làm yếu bức xạ do khí 3
nguyên tử
K
k
Toán đồ IX 1,3 1,25 1,20
18 Hệ số làm yếu bức xạ K
tr
Toán đồ X 0,011 0,010 0,0107
19 Lực hấp thụ của khói có chứa tro 10.K
n
.s
(K
k
.r
n
+ K
tr
.à).10.P
n
.S
0,055 0,053 0,052
20 Hệ số bám bản bề mặt ống
= (0,86.C

=225
o
C;Q
p1
=2679; Q
p2
=1599
Q
p3
=1241; B
tt
= 32310
958 892 738
22 Hệ số tản nhiệt

bx
w/m
2o
C

bx
= 1,163.a
ks
.
bx
t
275 226 195
23 Hệ số truyền nhiệt K w/m
2o
C


ph
2679
1568
1518
1241
900 980
Thông qua cách giải ba điểm bằng đố thị hình vẽ trênta tìm đợc

''
'ph
=935
o
C tơng ứng với I

ph
= 11236 KJ/Kg
Có Q = 1568 vàI
bl
= 13645
Nhiệt lợng hấp thụ đối lu của bộ pheston Q
dl
ph
là
Q
dl
ph
= (I

bl

KJ
5.2 Tổng lợng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston
Q
tt
bx
bl
bx
ph
bx
bl
bx
ph
B
H
H
Qy ...
=
trong đó:
y = 0,75 hệ số phan phối nhiệt không đồng đều
Q
bx
bl
= (Q
td
I

bl
) = 0,95(15419 13645) = 1685,3 KJ/Kg
Q
32310.

bx
bl
bx
bqn
B
H
xH
QyQ
=
= 2588349,2
h
KJ
= 0,72.10
3
KW
5.4 Lợng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơI
Q
bx
sh
= Q
bx
bl
.B
tt
(Q
bx
p
+ Q
bx
qn2

+ G.i
gô
Q
dl
qn
= Q
qn
- Q
bx
qn
+ G.i
gô
(ở phụ tảI định mứci
gô
= 0)
trong đó: Q
qn
= D(i
qn
i
bh
) = 320.10
3
(3506 2798) = 226560000
h
KJ
Q
dl
qn
= 226560000 - 2588349,2 =223971650,8

nc
+i
gô
= i
nc
= 990,4 KJ/Kg
Lợng nhiệt hấp thụ của nớc trong bộ hâm nớc khi đun sôi
D(i
bh
- i

nc
) = 320.10
3
(2798 990,4)= 578432.10
3
KJ/h
Nh vậy lợng nhiệt cần cấp cho nớc bốc hơI khi sôI D(i
bh
- i

nc
) lớn hơn nhiều so với
Q
hn
nên trong bộ hâm nớc, nớc cha đạt trạng tháI sôi.
Ta xác định độ sôI theo công thức: x =
rD
inciDQ
bhhn

= (1,02 + 0,03/2).32310.(1630 272,7) = 51309604,71
h
KJ
5.10 Xác định lợng nhiệt hấp thụ bộ hâm nớc cấp I và cấp II
5.10.1 Nhiệt độ không khí đầu ra của bộ sấy không khí cấp I
t

sI
= t
nc
+ (10 ữ 15) = 230 + 12 =242
o
C
5.10.2 Nhiệt độ nớc đầu vào của bộ hâm nớc cấp II thấp hơn nhiệt độ sôi khoảng 40
o
C
5.10.3 Nhiệt dộ khói trớc bộ sấy không khí cấp II không quá 530 ữ550
o
C
Theo thiết kế này ta chọn nh sau: t

sI
= t
nc
+12 = 242
o
C
t
bh
t

hnI
= 1078 KJ/Kg
Nhiệt lơng hấp thụ của bộ hâm nớc I
Q
hnI
= D (i

bhII
- i
nc
) = 320. 10
3
(1078 - 990,4) = 28032.10
3
h
KJ
Nhiệt lơng hấp thụ của bộ hâm nớc II
Q
hnII
= Q
hn
- Q
hnI
=(452625255,7 28032000) = 17233255,7
h
KJ
5.11 Nhiệt lơng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I
Q
sI
= B

qn
= I

p
+
qn
I
o
kk
-
tt
qnII
B
Q
.

= 11236 +0,015. 272,7189 -17233255,7/(0,95.32310) = 10678,65KJ/Kg


qn
= 852
o
C
5.13.2 Nhiệt độ khói sau bộ hâm nớc cấp II
I

hnII
= I

qn

sII
+i

sII
)-
tt
sII
B
Q
.

= 8852 + 0,5.0,03(2765 +1736) - 1031523,9/(0,95.32310) = 7961KJ/Kg
⇒θ
’’
sII
= 421
o
C
5.13.4 NhiÖt ®é khãi sau bé h©m níc cÊp I
I
’’
hnI
= I
’’
sII
+ ∆α
hnI
I
o
kk

tt
sI
B
Q
.
ϕ
= 5782+ 0,5.0,03(2765 +272) -50278080,81 /(0,95.32310) = 3629KJ/Kg
⇒θ
’’
sI
= 193
o
C
Chơng6. THIT K Bĩ QUAẽ NHIT
Bộ quá nhiệt chia thành hai cấp ,bộ quá nhiệt cấp II đặt sau bộ pheston để dòng hơi đi cùng chiều dòng khói nhằm làm cho
nhiệt độ cuối bộ quá nhiệt cấp II không quá lớn ảnh hởng đến kim loại chịu nhiệt. Bộ quá nhiệt cấp I đặt sau bộ quá nhiệt cấp II và
dòng hơi đi ngợc chiều dong khói nhằm tăng độ chênh nhiệt độ giữa dòng hơi và dòng khói trong quá trình trao đổi nhiệt.
II I
Ghi chú
1. Bộ quá nhiệt cấp I 4.ống góp ra bộ quá nhiệt cấp II
2. Bộ quá nhiệt cấp II 5. Bao hơi
3. ống góp ra bộ quá nhiệt cấp I 6. Bảo ôn
Sơ đồ bố trí bộ quá nhiệt
5
64
3
1
2