GIÁO ÁN MÔN HỌC: LÒ HƠI

Chia sẻ: Chu Thi Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

462
lượt xem 189
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lò hơi là thiết bị sinh ra hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao bằng cách cấp nhiệt vào. Nhiên liệu sử dụng thường là nhiên liệu hoá thạch như: dầu mỏ, than đá, khí đốt. Ngoài ra lò hơi còn được cấp nhiệt bằng điện trở 2. Công dụng của lò hơi Sử dụng trong các quy trình công nghệ như trong các nhà máy dệt, nhà máy đường, thực phẩm, giao thông vận tải, rượu bia, nhà máy giấy, trong nhà máy nhiệt điện… Cung cấp hơi cho các tuabin hơi của nhà máy nhiệt điện...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO ÁN MÔN HỌC: LÒ HƠI

GIAÙO AÙN MOÂN HOÏC: LOØ HÔI Taøi lieäu tham khaûo: 1. Thieát bò loø hôi – Tröông Duy Nghóa 2. Thieát keá loø hôi – Traàn Thanh Kyø 3. Soå tay kyõ thuaät loø hôi – Phan Saâm MÔÛ ÑAÀU 1. Khaùi nieäm - Loø hôi laø thieát bò sinh ra hôi nöôùc coù aùp suaát vaø nhieät ñoä cao baèng caùch caáp nhieät vaøo. Nhieân lieäu söû duïng thöôøng laø nhieân lieäu hoaù thaïch nhö: daàu moû, than ñaù, khí ñoát. Ngoaøi ra loø hôi coøn ñöôïc caáp nhieät baèng ñieän trôû 2. Coâng duïng cuûa loø hôi Söû duïng trong caùc quy trình coâng ngheä nhö trong caùc nhaø maùy deät, nhaø maùy ñöôøng, thöïc phaåm, giao thoâng vaän taûi, röôïu bia, nhaø maùy giaáy, trong nhaø maùy nhieät ñieän… Cung caáp hôi cho caùc tuabin hôi cuûa nhaø maùy nhieät ñieän Duøng ñeå laøm söùc keùo duøng trong ñoäng cô hôi nöôùc 3. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa loø hôi a. Saûn löôïng hôi (coâng suaát, naêng suaát) D: laø löôïng hôi sinh ra trong moät ñôn vò thôøi gian (kg/h, taán/h, kg/s) - SLH ñònh möùc Dñm: SLH lôùn nhaát maø loø hôi coù theå laøm vieäc laâu daøi ôû thoâng soá hôi qui ñònh. - SLH qui öôùc (Equivalent evaporation): SLH sinh ra taïi 100oC (Steam rating from water at 100 oC to steam at 100 oC) - SLH cöïc ñaïi: SLH lôùn nhaát cho pheùp NH laøm vieäc taïm thôøi trong moät thôøi gian ngaén. Thöôøng Dmax = (1,1 ÷ 1,2)Dñm. - SLH kinh teá: öùng vôùi khi NH ñaït hieäu suaát cao nhaát. Thöôøng Dkt = (0,8 ÷ 0,9)Dñm b. AÙp suaát laøm vieäc, nhieät ñoä laøm vieäc: hôi baõo hoøa hoaëc hôi quaù nhieät. Thoâng soá caøng cao thì hieäu suaát caøng cao PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 1
Aùp suaát: 20kgf/cm2;50 kgf/cm2;100 kgf/cm2;180 kgf/cm2;240 kgf/cm2;300 kgf/cm2 Nhieät ñoä:400;450;540;565;600oC c. Nhieät theá theå tích cuûa buoàng löûa Q , kJ/m3 qV = V Trong ñoù: Q: nhieät löôïng sinh ra V: theå tích buoàng löûa d. Naêng suaát boác hôi: khaû naêng sinh hôi treân moät ñôn vò dieän tích beà maët ñoát treân moät ñôn vò thôøi gian (kg/m2h) e. Phuï taûi nhieät cuûa loø hôi:Nhieät löôïng maø hôi sinh ra cung caáp cho nôi söû duïng trong moät ñôn vò thôøi gian (kJ/h, kcal/h, kW) f. Hieäu suaát nhieät cuûa loø hôi: tyû leä nhieät löôïng nhaän ñöôïc töø hôi nöôùc vaø nhieät löôïng caáp vaøo cho loø hôi. Thoâng thöôøng hieäu suaát nhieät cuûa loø hôi lôùn hôn 80% CHÖÔNG 1 – LOØ HÔI VAØ CAÙC KHAÙI NIEÄM Noài hôi laø thieát bò saûn xuaát ra hôi nöôùc nhôø söû duïng nhieät naêng toaû ra khi ñoát nhieân lieäu. - Xaûy ra 02 quaù trình chuyeån bieán naêng löôïng: chaùy vaø trao ñoåi nhieät. - Heä thoáng noài hôi bao goàm caùc thieát bò chính vaø thieát bò phuï: + TB chính laø caùc boä phaän thuoäc baûn theå loø (phuïc vuï tröïc tieáp cho vieäc sinh hôi) goàm: buoàng löûa, thieát bò ñoát, daøn oáng sinh hôi, bao hôi, boä quaù nhieät, boä haâm nöôùc, saáy khoâng khí. + TB phuï giuùp noài hôi hoaït ñoäng an toaøn, kinh teá, goàm: quaït gioù, quaït khoùi, bôm caáp nöôùc, caùc van, thieát bò ño – kieåm soaùt – an toaøn, Phaân loaïi loø hôi Loø hôi ñöôïc phaân loaïi theo caùc tieâu chuaån nhö sau: - Theo thoâng soá hôi: aùp suaát p, nhieät ñoä t, saûn löôïng hôi D - Theo phöông phaùp ñoát nhieân lieäu: PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 2
Loø ghi: ñoát nhieân lieäu raén Loø phun: ñoát boät, loûng, khí - Theo cheá ñoä tuaàn hoaøn cuûa nöôùc: tuaàn hoaøn töï nhieân, cöôõng böùc, tröïc löu. - Theo lòch söû phaùt trieån cuûa loø hôi: loø hôi oáng loø oáng löûa, loø hôi oáng nöôùc, loø hôi thaúng ñöùng, loø hôi naèm ngang. - Theo coâng duïng: Theo quy trình coâng ngheä Söû duïng laøm ñoäng löïc Moät soá phöông höôùng phaùt trieån cuûa loø hôi: Naâng cao coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa loø hôi (thu hoài nhieät thaûi loø hôi) Naâng cao tính an toaøn trong luùc vaän haønh vaø söû duïng Laép raùp söûa chöûa deå daøng Loø hôi oáng loø Nöôùc Khoùi Loø hôi oáng loø oáng löûa PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 3
Nöôùc Khoùi a. Loø hôi oáng nöôùc thaúng ñöùng PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 4
PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 5
CHÖÔNG 2 – NHIEÂN LIEÄU VAØ QUAÙ TRÌNH CHAÙY CUÛA NHIEÂN LIEÄU I. Khaùi nieäm: Nhieân lieäu laø nhöõng vaät chaát coù khaû naêng oxy hoùa taïo thaønh saûn phaåm chaùy coù nhieät ñoä cao nhôø naêng löôïng hoaù hoïc keát hôïp beân trong. II. Phaân loaïi: Theo nguoàn goác: thieân nhieân, nhaân taïo Traïng thaùi vaät lyù: raén, loûng, khí Baûng phaân loaïi: Traïng thaùi vaät lyù Thieân nhieân Nhaân taïo Raén Goã, caùc loaïi than töï nhieân Than goã, than baùnh, than coác Loûng Daàu moû Caùc saûn phaåm daàu moû: mazut, daàu hoûa Khí Khí ñoát thieân nhieân Khí ñoát nhaân taïo III. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nhieân lieäu a. Nhieân lieäu raén vaø loûng Caùc nhieân lieäu höõu cô raén vaø loûng bao goàm moät soá löôïng lôùn hôïp chaát phöùc taïp. Do ñoù vieäc xaùc ñònh chính xaùc caáu taïo phaân töû cuûa nhieân lieäu naøy raát khoù khaên. Cho neân ngöôøi ta chæ phaân tích caùc thaønh phaàn nguyeân toá cô baûn trong nhieân lieäu bao goàm: C, H, O, N vaø S ñöôïc theå hieän döôùi daïng phaàn traêm. Ñoàng thôøi trong nhieân lieäu naøy coøn coù chöùa haøm löôïng aåm W vaø ñoä tro A. Trong ñoù löu huyønh bao goàm 2 thaønh phaàn: Sc , Ssf :vôùi Sc löu huyønh chaùy ñöôïc vaø Ssf _löu huyønh khoâng chaùy ñöôïc goïi laø thaønh phaàn sunfat. Cacbon C laø thaønh phaàn chaùy chuû yeáu cuûa nhieân lieäu coù nhieät trò khaù cao (34150kJ/kg) Hydro H laø thaønh phaàn chaùy quan troïng coù nhieät trò cao nhaát (144500kJ/kg). Tuy nhieân trong nhieân lieäu haøm löôïng Hydro chieám tyû leä khaù ít (trong nhieân lieäu loûng haøm löôïng H nhieàu hôn trong nhieân lieäu raén) PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 6
Löu huyønh S laø thaønh phaàn chaùy cuûa nhieân lieäu coù nhieät trò thaáp: 9000kJ/kg. Trong nhieân lieäu S toàn taïi ôû 3 daïng: höõu cô, khoaùng chaát, sunfat (CaSO4; MgSO4; FeSO4 khoâng tham gia phaûn öùng chaùy vaø taïo xæ) S = S hc + S kc + Ssf = Sc + Ssf Sc = S hc + S kc chaùy Löu huyønh ôû trong nhieân lieäu laø coù haïi SO 2 + O 2 → SO 3 SO 3 + H 2 O → H 2SO 4 Ñoái vôùi daàu mazut ngöôøi ta caên cöù vaøo löôïng löu huyønh ñeå phaân bieät daàu toát hay xaáu S ≤ 0,5% toát 0,5% < S ≤ 2% trung bình S > 2% xaáu, aûnh höôûng ñeán tính ñoâng ñaëc cuûa daàu. Oxy O vaø Nitô N laø thaønh phaàn voâ ích khoâng tham gia vaøo phaûn öùng chaùy vaø laøm giaûm quaù trình chaùy, nhaän nhieät trò, nhieân lieäu caøng non thì haøm löôïng oxy caøng nhieàu Ñoä aåm laø thaønh phaàn coù haïi laøm giaûm nhieät trò cuûa nhieân lieäu, khoù baét löûa do ñoù caàn phaûi tieâu hao naêng löôïng ñeå laøm khoâ. Ñoä aåm chæ toàn taïi trong nhieân lieäu raén. Ñoä aåm cuûa nhieân lieäu bao goàm löôïng aåm nhieân lieäu huùt töø moâi tröôøng vaø trong keát caáu cuûa nhieân lieäu Ñoä tro: bao goàm tro phaùt sinh trong quaù trình khai thaùc, toàn tröõ, vaän chuyeån vaø coù saún trong nhieân lieäu. Ñoä tro raát coù haïi cho nhieân lieäu laøm giaûm nhieät trò cuûa nhieân lieäu, ñoùng tro trong caùc beà maët trao ñoåi nhieät laøm giaûm heä soá truyeàn nhieät keùo theo dieän tích trao ñoåi nhieät taêng theâm Ngoaøi ra tro bay ra trong khoùi coøn laøm maøi moøn thieát bò laøm giaûm tuoåi thoï thieát bò, oâ nhieãm moâi tröôøng. Neáu tro deã noùng chaûy seõ baùm vaøo caùc beà maët trao ñoåi nhieät moät lôùp raén chaéc gaây hö hoûng thieát bò. Do ñoù khi thieát keá loø hôi ta phaûi choïn nhieät ñoä khoùi ra khoûi buoàng löûa nhoû hôn nhieät ñoä baét ñaàu bieán daïng cuûa tro. PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 7
b. Ñoái vôùi nhieân lieäu khí: chuû yeáu laø meâtan_CH4 , ngoaøi ra coøn coù caùc khí chaùy ñöôïc nhö hydro_H2 , cacbuahydro_CmHn (C2H4; C3H8; C4H10 ,…..), oxytcacbon_CO vaø moät soá ít khí khoâng chaùy ñöôïc nhö nitô_N2 ,Oxy_O2, acbonic=dioxytcacbon_CO2 vaø hôi nöôùc_ H2O c. Caùc thaønh phaàn cuûa nhieân lieäu raén vaø loûng: Khi tính thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nhieân lieäu raén vaø loûng ngöôøi ta tính theo thaønh phaàn khoái löôïng caùc nguyeân toá cô baûn, ñôn vò laø phaàn traêm,%. Coù 5 thaønh phaàn khoái löôïng cô baûn laø: thaønh phaàn khoái löôïng laøm vieäc_“lv”; phaân tích _“pt”; khoâ_“k”; chaùy_“c”; höõu cô_“hc”. Toång caùc thaønh phaàn khoái löôïng caùc nguyeân toá trong cuøng 1 thaønh phaàn ñeàu baèng 100%. Thaønh phaàn khoái löôïng laøm vieäc: ñaây laø thaønh phaàn duøng ñeå tính tieâu hao nhieân lieäu trong loø hôi vaø laø thaønh phaàn thöïc teá khi nhieân lieäu söû duïng ñeå cung caáp nhieät (1-1) C lv + H lv + Slv + N lv + O lv + A lv + W lv = 100% c Thaønh phaàn khoái löôïng phaân tích: laø thaønh phaàn khi nhieân lieäu ñöôïc nghieàn thaønh boät (raén) vaø ñöa veà traïng thaùi khoâng khí khoâ. (1-2) C pt + H pt + Sc + N pt + O pt + A pt + W pt = 100% pt Thaønh phaàn khoái löôïng khoâ: laø maåu nhieân lieäu ñöôïc saáy khoâ ôû 105oC cho ñeán khi khoái löôïng cuûa nhieân lieäu hoaøn toaøn khoâng thay ñoåi. (1-3) C k + H k + Sc + N k + O k + A k = 100% k Thaønh phaàn khoái löôïng chaùy: bao goàm nhöõng thaønh phaàn coù theå chaùy ñöôïc. (1-4) C c + H c + Sc + N c + O c = 100% c Thaønh phaàn khoái löôïng höõu cô: goàm nhöõng nguyeân toá ôû daïng höõu cô: (1-5) C hc + H hc + Sc + N hc + O hc = 100% hc Trong thöïc teá ta gaëp nhieàu nhaát laø thaønh phaàn laøm vieäc. Quan heä giöõa thaønh phaàn laøm vieäc vaø thaønh phaàn chaùy: PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 8
Ñeå chuyeån ñoåi töø thaønh phaàn khoái löôïng naøy sang thaønh phaàn khoái löôïng khaùc ta duøng coâng thöùc chuyeån ñoåi nhö sau: a c a+c ac =⇒== b d b+d bd Ví duï: Chuyeån ñoåi töø thaønh phaàn laøm vieäc sang thaønh phaàn chaùy: C lv + H lv + Slv + N lv + O lv = 100 - (A lv + W lv ) c C c + H c + Sc + N c + O c = 100 c Ta coù: Slv C lv H lv 100 − (A lv + W lv ) c = = = ... = Cc Hc Sc 100 c Vaäy: 100 (1-6) C c = C lv 100 − (A lv + W lv ) 100 (1-7) H c = H lv 100 − (A lv + W lv ) Töông töï ñoái vôùi nhieân lieäu khí chaùy ñöôïc vaø khoâng chaùy ñöôïc. Khi cuøng moät thaønh phaàn khoái löôïng maø coù ñoä aåm khaùc nhau hay thay ñoåi ñoä aåm, ta coù tính theo coâng thöùc töông töï: C1 + H1 + Slv + N1 + O1 = 100 - (A1 + W1lv ) lv lv lv lv lv c1 C lv + H lv + Slv + N lv + O lv = 100 - (A lv + W2 ) lv 2 2 c2 2 2 2 Ta coù: Slv lv lv 100 − W1lv C1 H1 c1 = = = ... = C lv H lv Slv 100 - W1lv 2 2 c2 Vaäy: 100 − W1lv (1-8) C lv = C 1 lv 2 100 - W1lv PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 9
100 − W1lv (1-9) H lv lv = H1 2 100 - W1lv Ñoái vôùi nhieân lieäu khí ngöôøi ta thöôøng choïn thaønh phaàn theå tích cuûa caùc khí trong nhieân lieäu ñeå tính toaùn, ñôn vò laø phaàn traêm_%. PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 10
Chöông 3- CAÙC ÑAËC TÍNH COÂNG NGHEÄ CUÛA NHIEÂN LIEÄU Ñoä tro A Laø caùc thaønh phaàn taïp chaát khoâng chaùy ñöôïc nhö laø Al2O3 ; caùc muoái sunfat, sunfat saét,… vaø goïi chung laø thaønh phaàn khoaùng cuûa nhieân lieäu. Neáu nhieân lieäu coù haøm löôïng tro lôùn thì khi chaùy seõ laøm giaûm nhieät trò cuûa nhieân lieäu vaø baùm baån vaøo beà maët trao ñoåi nhieät vaø laøm giaûm heä soá truyeàn nhieät K. Phaân loaïi: Tro deå noùng chaûy, t
Nhieät trò cao Qclv laø nhieät löôïng sinh ra khi ñoát chaùy hoaøn toaøn nhieân lieäu trong ñieàu kieän hôi nöôùc cuûa saûn phaåm chaùy ñöôïc ngöng tuï laïi. Q lv = Q lv + Q H 2O c t 1 H 2 + O 2 = H 2O 2 2 16 18 1 8 9 Aån nhieät hoaù hôi cuûa nöôùc r=2500kJ/kg 1Hlv → 9H2O 1kg Hlv tham gia phaûn öùng chaùy taïo ra 9kg nöôùc. Vì trong nhieân lieäu coù chöùa nöôùc (haøm löôïng aåm) cho neân noù cuõng tham gia phaûn öùng chaùy vaø bay hôi. Nhieät löôïng nöôùc nhaû ra khi ngöng tuï laïi (tính theo % Hlv tham gia phaûn öùng chaùy) ⎡⎛ H lv ⎞ lv ⎤ ⎟9 + W ⎥ 2500 = Q H O ⎢⎜ ⎜ ⎟ ⎢⎝ 100 ⎠ 100 ⎥ 2 ⎣ ⎦ Q H 2O = 225H lv + 25W lv Q lv − Q lv = Q H 2O = 225H lv + 25W lv c t (1-10) Q lv = Q lv + 225H lv + 25W lv c t Coâng thöùc naøy chæ ñuùng cho 2 thaønh phaàn laøm vieäc vaø thaønh phaàn phaân tích coøn 2 thaønh phaàn coøn laïi khoâng coù chöùa aåm neân (1-11) Q c = Q c + 225H c c t (1-12) Q c = Q k + 225H k k t Ta coù theå tính ñoåi nhieät trò töø maãu nhieân lieäu naøy sang maãu khaùc (thay ñoåi thaønh phaàn khoái löôïng) gioáng nhö caùch chuyeån ñoåi cuûa thaønh phaàn nhieân lieäu Ví duï: Chuyeån ñoåi nhieät trò töø thaønh phaàn laøm vieäc sang thaønh phaàn chaùy vaø ngöôïc laïi: Q lv = (Q lv + 25W lv ) + 225H lv c t Q c = Q c + 225H c c t PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 12
Ta coù: Q lv Q lv + 25W lv 225H lv H lv t t = = = Qc Qc 225H c Hc c t H lv 100 − (A lv + W lv ) Ta laïi coù: (coâng thöùc 1-6) = Hc 100 Q lv Q lv + 25W lv 100 − (A lv + W lv ) Vaäy: t t = = Qc Qc 100 c t 100 − (A lv + W lv ) Hay (1-13) Q lv = Q c − 25W lv t t 100 100 (1-14) Q c = (Q lv + 25W lv ) t t 100 − (A lv + W lv ) Moái quan heä giöõa thaønh phaàn laøm vieäc vaø thaønh phaàn khoâ: ⎧Q lv − Q lv = 225H lv + 225W lv ⎪c t ⎨k ⎪Q c − Q k = 225H k ⎩ t ( ) ⎧Q lv = Q lv + 225W lv + 225H lv ⎪c t ⎨k ⎪Q c = Q k + 225H k ⎩ t (Q ) (Q )= H lv + 225W lv + 225H lv lv Q lv lv + 225W lv t c t = = k Q k + 225H k Qk Hk Qc t t ( ) H lv 100 − A lv + W lv = k k 100 − A H Coâng thöùc Mendeleev Ta coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng Q ltv cuûa nhieân lieäu raén hoaëc loûng nhôø coâng thöùc cuûa Mendeâleep nhö sau: ( ) Q lv = 339C lv + 1030H lv − 109 O lv − Slv − 25W lv t c lv lv lv , Slv , W lv −% C ,H ,O c Trong ñoù: Q ltv _ nhieät trò thaáp ôû khoái löôïng laøm vieäc, kJ/kg PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 13
Clv, Hlv,….. thaønh phaàn khoái löôïng laøm vieäc cuûa caùc nguyeân toá trong nhieân lieäu, % 339; 1030;……….nhieät löôïng toaû ra khi ñoát chaùy hoaøn toaøn 1kg C, H,… sau khi ñaõ chia cho 100. Ñoái vôùi nhieân lieäu khí ta coù coâng thöùc nhö sau: (kJ/m3) Q k = 126CO + 108H 2 + 234H 2S + 358CH 4 + 591C 2 H 4 + 638C 2 H 6 + 860C 3 H 6 t + 913C 3 H 8 + 1135C 4 H 8 + 1187C 4 H10 + 1461C 5 H12 + 1403C 6 H 6 Khi ñoä aåm cuûa nhieân lieäu thay ñoåi thì nhieät trò thaáp laøm vieäc cuõng thay ñoåi theo quan heä: Q lv = (Q lv + 25W1lv ) + 225H1v l c1 t1 Q lv = (Q lv + 25W2 ) + 225H l2v lv c2 t2 Q lv + 25W2 lv H lv lv 100 − W2 (coâng thöùc 1-9) t2 2 = = Q lv + 25W1lv lv 100 − W1lv H1 t1 (Q )( ) − 25W lv + 25W1lv 100 − W2 lv Vaäy: Q lv = (1-17) lv t1 t2 2 100 − W1lv Khi hoãn hôïp hai loaïi nhieân lieäu, nhieät trò thaáp laøm vieäc cuûa hoãn hôïp ñoái vôùi 1kg nhieân lieäu raén vaø loûng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: (1-18) Q lv = b1Q lv + (1 − b1 )Q lt2 v thh t1 Trong ñoù: b1: laø thaønh phaàn khoái löôïng cuûa nhieân lieäu thöù nhaát coù trong hoãn hôïp vaø ñöôïc xaùc ñònh: B1 (1-19) b1 = B1 + B 2 B1; B2: khoái löôïng nhieân lieäu thöù nhaát vaø thöù hai Q lt1 ; Q lt2 _ nhieät trò thaáp laøm vieäc cuûa nhieân lieäu thöù nhaát vaø thöù hai. v v Nhieân lieäu quy öôùc vaø ñaëc tính quy daãn cuûa nhieân lieäu. Ñeå so saùnh caùc loaïi nhieân lieäu khaùc nhau veà nhieät löôïng ngöôøi ta duøng khaùi nieäm nhieân lieäu quy öôùc, ñoù laø loaïi nhieân lieäu coù nhieät trò thaáp laø 7000kcal hay baèng 29300kJ/kg. Ñoä tieâu hao nhieân lieäu quy öôùc (Bq) PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 14
Bq=E.B Trong ñoù: B: löôïng tieâu hao nhieân lieäu tính toaùn Q lv E: trò soá giöõa (töông ñöông nhieät cuûa nhieân lieäu) t 29300 Ñaëc tính quy daãn cuûa nhieân lieäu. Nhieät trò cuûa moät soá nhieân lieäu phoå bieán, kcal/kg Than 3000-7000 Cuûi 2500-3000 Daàu mazut (FO) 9100-9400 Daàu DO 10000 Khí 11000-12000kcal/m3 Ñaëc tính quy daãn cuûa nhieân lieäu: Khi ñoát hai loaïi nhieân lieäu coù thaønh phaàn nguyeân toá hoùa hoïc nhö nhau, ví duï nhö ñoä tro A thì chöa haún soá löôïng tro sinh ra trong buoàng löûa seõ baèng nhau maø coøn phuï thuoäc vaøo nhieät trò cuûa nhieân lieäu. Ñeå ñaùnh giaù ñoä aåm W, ñoä tro A vaø ñoä löu huyønh S cuûa caùc loaïi nhieân lieäu khaùc nhau ngöôøi ta söû duïng ñaëc tính quy daãn cuûa nhieân lieäu ñöôïc tính treân nhieät löôïng tieâu chuaån laø 4190kJ hay 1000kcal Ñaëc tính quy daãn cuûa nhieân lieäu ôû 1000kcal =41900kJ a. Ñoä tro quy daãn: A lv (1-22) A qd = 4190 Q ltv b. Ñoä aåm quy daãn: W lv (1-23) Wqd = 4190 Q ltv c. Haøm löôïng löu huyønh qui daãn: Slv (1-24) c Sqd = 4190 Q ltv PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 15
Chöông 4- CAÙC SAÛN PHAÅM CHAÙY CUÛA NHIEÂN LIEÄU. I. Theå tích khoâng khí lyù thuyeát Khi ñoát chaùy nhieân lieäu thì caùc thaønh phaàn chaùy cuûa nhieân lieäu nhö C, H, S bò oxy hoaù vaø taïo thaønh saûn phaåm chaùy nhö: CO2, SO2 vaø hôi nöôùc. Chaát oxy hoaù chuû yeáu laø oxy trong khoâng khí chieám 21% veà theå tích. Ngoaøi ra trong saûn phaåm chaùy coøn coù khí N2 do khoâng khí mang vaøo. Ta goïi V0kk laø theå tích khoâng khí lyù thuyeát caàn thieát (m3/kg, m3/m3tc) ñeå ñoát chaùy hoaøn toaøn 1kg nhieân lieäu raén (loûng) hoaëc 1m3tc nhieân lieäu khí. Nghóa laø luùc naøy löôïng oxy trong khoâng khí ñaõ chaùy heát, khoâng coù oxy thöøa (phaûn öùng chaùy hoaøn toaøn) C + O2 → CO2 12 32 44 1 2,67 3,67 H2 + 1/2O2 → H2O 2 16 18 1 8 9 S + O2 → SO2 32 32 64 H lv 1Slv O lv C lv + c− = 2,6 +8 G O2 100 100 100 100 1m3kk → 0,21m3O2 VO2 o Vkk = 0,21 VO2 G O2 o , ρ O2 = 1,428kg / m 3 Vkk = = ρ O2 .0,21 0,21 ( ) (1-25) → Vkk = 0,089 C lv + 0,375Slv + 0,265H lv − 0,033O lv o c Khí 1 CO + O 2 → CO 2 2 PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 16
1 0,5 1 1 H 2 + O2 → H 2O 2 1 0,5 1 3 H 2S + O 2 → SO 2 + H 2 O 2 1 1,5 1 1 CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O 1 2 1 2 ⎛ n⎞ n C m H n + ⎜ m + ⎟O 2 → mCO 2 + H 2 O 4⎠ 2 ⎝ n n 1 m m+ 4 2 ⎡ ⎤ ⎛ n⎞ VO 2 = 0,01⎢0,5CO + 0,5H 2 + 1,5H 2 S + 2CH 4 + ⎜ m + ⎟C m H n − O 2 ⎥ 4⎠ ⎝ ⎣ ⎦ ⎡ ⎤ ⎛ n⎞ 0,01⎢0,5CO + 0,5H 2 + 1,5H 2 S + 2CH 4 + ⎜ m + ⎟C m H n − O 2 ⎥ VO 2 4⎠ ⎝ ⎣ ⎦ o Vkk = = 0,21 0,21 ⎡ ⎤ ⎛ n⎞ 3 3 Vkk = 0,0476 ⎢0,5CO + 0,5H 2 + 1,5H 2 S + 2CH 4 + ⎜ m + ⎟C m H n − O 2 ⎥ , m /m (1-26) o 4⎠ ⎝ ⎣ ⎦ Trong ñoù: Clv; Slcv ; Hlv; Olv- tính theo % khoái löôïng. CO; H2; CH4… - tính theo % theå tích. Ñoái vôùi hoãn hôïp 2 nhieân lieäu, theå tích khoâng khí cuûa hoãn hôïp: (1-27) o o o Vkkhh = b1Vkk1 + (1 − b)Vkk2 Trong ñoù: b1 laø haøm löôïng khoái löôïng cuûa nhieân lieäu thöù nhaát coù trong hoãn hôïp. II. Theå tích saûn phaåm chaùy lyù thuyeát PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 17
Khi ñoát chaùy hoaøn toaøn nhieân lieäu vaø khoâng coù khoâng khí thöøa nghóa laø α=1 thì thaønh phaàn cuûa saûn phaåm chaùy lyù thuyeát bao goàm caùc khí: CO2; SO2; N2 vaø hôi nöôùc H2O, ta coù tyû leä phaàn traêm caùc khí nhö sau: CO2 +SO2 +N2 + H2O=100% Luùc naøy ngöôøi ta goïi Vk laø theå tích khoùi lyù thuyeát. Ta goïi Vkkho laø theå tích khoùi khoâ lyù o o thuyeát vaø VH laø theå tích hôi nöôùc lyù thuyeát. Ta coù: o 2O (1-29) o o o Vk = Vkkho + VH 2O Trong ñoù: Vkkho - theå tích khoùi khoâ, bao goàm: o (1-30) Vkkho = VRO 2 + V o = VCO 2 + VSO 2 + VN o o N2 2 VRO 2 - theå tích khí 3 nguyeân töû (CO2 vaø SO2 ): G CO 2 G SO 2 VRO 2 = VSO 2 + VCO 2 = + ρ CO 2 ρSO 2 ρ CO 2 = 1,964kg / m 3 ρ SO 2 = 2,857 kg / m 3 Slv C lv ; G SO 2 = 2 c G CO 2 = 3,67 100 100 ( ) VRO 2 = 0,0187 C lv + 0,375Slv c = 0,0187 (C ) (1-31) lv + 0,375S lv VRO 2 c VN 2 - theå tích khí nitô lyù thuyeát: o (1-32) VN = 0,79Vkk + 0,008N lv o o 2 Theå tích hôi nöôùc lyù thuyeát do caùc nguoàn sau ñaây ñöa vaøo khoùi: Do phaûn öùng oxy hoùa H2 trong nhieân lieäu: PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 18
G H 2O H , ρ H 2O = 0,804kg / m 3 VH O = ρ H 2O 2 9 lv H G H 2O = V H O .ρ H 2O = H 100 2 V H O = 0,112H lv H 2 Do ñoä aåm trong nhieân lieäu. W lv W lv VW = = 0,0124 W lv = ρ H 2O .100 0,804.100 H 2O Do ñoä aåm trong khoâng khí: G H 2O o d= → G H 2O = G kk .d = ρ kk .Vkk .d G kk G H 2O d = VH , 2O ρ H 2O d = 10ghn / kgkkk d o = 0,0161.Vkk VH 2O (1-33) VH 2O = 0,112H lv + 0,0124 W lv + 0,0161.Vkk o o Ñoái vôùi nhieân lieäu khí: Theå tích khí 3 nguyeân töû (m3/m3) VRO 2 = 0,01(CO + CO 2 + CH 4 + H 2S + ∑ mC m H n ) (1-34) Theå tích nitô lyù thuyeát (m3/m3): (1-35) VN = 0,79Vkk + 0,01N o o o 2 2 Theå tích hôi nöôùc lyù thuyeát: ⎛ ⎞ n VH 2 O = 0,01⎜ H 2S + H 2 + 2CH 4 + ∑ C m H n + 0,124d k ⎟ + 0,0161Vkk (1-36) o o 2 ⎝ ⎠ Trong ñoù dk laø haøm löôïng aåm cuûa nhieân lieäu khí (neáu coù) tính baèng gam/m3 III. Theå tích saûn phaåm chaùy thöïc teá Trong thöïc teá söï tieáp xuùc giöõa nhieân lieäu vaø khoâng khí khoâng ñöôïc hoaøn haûo, vì vaäy löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå ñoát chaùy nhieân lieäu (löôïng khoâng khí thöïc teá) phaûi lôùn PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 19
hôn löôïng khoâng khí lyù thuyeát vaø tyû leä theå tích khoâng khí thöïc teá vaø theå tích khoâng khí lyù thuyeát goïi laø heä soá khoâng khí thöøa. Vkk α= >1 o Vkk o Vkk =α. Vkk (1-28) Khi ñoát chaùy hoaøn toaøn nhieân lieäu vaø coù oxy thöøa (dö) thì saûn phaåm chaùy bao goàm caùc chaát khí: CO2; SO2; N2; O2 vaø hôi nöôùc H2O CO2 +SO2 +N2 + O 2 + H2O=100% t Goïi Vk laø theå tích khoùi thöïc teá Vk = Vkkho + VH 2O Trong ñoù: Vkkho - theå tích khoùi khoâ thöïc teá: Vkkho = VRO + VN 2 + (α − 1)Vkk (1-38) o o 2 V o - theå tích khí nitô thöïc teá: N2 VN = VN 2 + 0,79(α - 1)Vkk (1-39) o o 2 Theå tích hôi nöôùc thöïc teá: = VH O +0,0161(α-1) Vkk (1-40) o o VH 2O 2 ⎧V o = 0,112H lv + 0,0124W lv + 0,0161Vkk o H 2O ⎪ ⎪ Raén loûng: ⎨ΔVH 2 O = 0,0161(α − 1)Vkk o ⎪ lv lv o ⎪→ VH 2O = 0,112H + 0,0124 W + 0,0161.α.Vkk ⎩ IV. Ñoä loït khoâng khí. Vì buoàng löûa vaø buoàng khoùi khoâng theå laøm kín tuyeät ñoái ñoàng thôøi noù laøm vieäc ôû aùp suaát chaân khoâng cho neân coù moät löôïng khoâng khí laïnh loït vaøo trong ta goïi laø ñoä loït khoâng khí. Kyù hieäu laø Δα Δ kk Δα = o Vkk PDF by http://www.ebook.edu.vn Trang 20