tbdk four procede

Lò công nghiệpLò công nghiệpChức năng : cấp nhiệt trực tiếp cho các lưu thể nhờ khói sinh ra Chức năng : cấp nhiệt trực tiếp cho các lưu thể nhờ khói sinh ra

khi đốt cháy các nhiên liệu lỏng hoặc khí.khi đốt cháy các nhiên liệu lỏng hoặc khí.

Lượng nhiệt truyền cho các lưu thể có thể dùng cho :Lượng nhiệt truyền cho các lưu thể có thể dùng cho :

- Nâng nhiệt độ đến nhiệt độ vận hành của các quá trình chuyển Nâng nhiệt độ đến nhiệt độ vận hành của các quá trình chuyển

hóa hóa

- Thực hiện phản ứng chuyển hóa (lò cracking hơi, giảm nhớt, Thực hiện phản ứng chuyển hóa (lò cracking hơi, giảm nhớt,

cracking nhiệt…)cracking nhiệt…)

Cấu tạo lò đốtCấu tạo lò đốt

Burner

Radiant Section

Shield Section (Bridgewall)

Convection Section

Flue Stack

Damper

Air Preheat System

Tubes, Pipe, & Fittings

Insulation & Heat Loss

Circular Tube Pattern Cross Tube Pattern: Octagonal Tube Pattern

Vùng bức xạ

Single Sided Firing Only Double Sided Firing Mixed Firing

Vùng bức xạ

Vùng đối lưu

Vùng này đặt ở vùng nhiệt độ thấp hơn

của khói thải. Ống truyền nhiệt thường

là ống có cánh (extended surface tubes)

để cải thiện hiệu suất lò. Nhiệt độ của

khói thải có thể giảm xuống rất thấp

nhưng cần chú ý phải cao hơn nhiệt độ

điểm sương để tránh hiện tượng ăn mòn

các ống.

Cấu tạo lò đốt

BURNER (Béc đốt)BURNER (Béc đốt)

Vai trò : tạo hỗn hợp đồng nhất giữa không khí và nhiên liệu để đốt cháy hoàn toàn

nhiên liệu

Hai loại béc đốt : + Nhiên liệu khí

+ Nhiên liệu lỏng

Burner - Béc đốtBurner - Béc đốtBéc đốt nhiên liệu khí : có hai loạiBéc đốt nhiên liệu khí : có hai loại

- Tiền hỗn hợp : không khí và nhiên liệu được trộn hợp trước khi - Tiền hỗn hợp : không khí và nhiên liệu được trộn hợp trước khi

đưa đến đầu đốt đưa đến đầu đốt cho phép đạt được quá trình cháy nhanh, cho phép đạt được quá trình cháy nhanh,

nhưng không sử dụng được với loại nhiên liệu khí mà trong nhưng không sử dụng được với loại nhiên liệu khí mà trong

đó vận tốc lan truyền của ngọn lửa lớn (khí giàu H2)đó vận tốc lan truyền của ngọn lửa lớn (khí giàu H2)

- Không tạo hỗn hợp trước : loại này tạo ngọn lửa khuếch tán. - Không tạo hỗn hợp trước : loại này tạo ngọn lửa khuếch tán.

Không khí đi vào lò đồng thời với dòng nhiên liệu khí và Không khí đi vào lò đồng thời với dòng nhiên liệu khí và

khuếch tán chậm trong dòng nhiên liệu. Nó tạo ngọn lửa dài khuếch tán chậm trong dòng nhiên liệu. Nó tạo ngọn lửa dài

hơn và sáng hơn.hơn và sáng hơn.

Béc đốt nhiên liệu lỏng : nhiên liệu phải được phun vào dưới dạng Béc đốt nhiên liệu lỏng : nhiên liệu phải được phun vào dưới dạng sương. sương.

Quá trình phun sương có thể thực hiện nhờ hơi nước, hoặc bằng cơ Quá trình phun sương có thể thực hiện nhờ hơi nước, hoặc bằng cơ học. học.

+ Phun sương nhờ hơi nước : Hơi nước và nhiên liệu được trộn lẫn + Phun sương nhờ hơi nước : Hơi nước và nhiên liệu được trộn lẫn trong buồng trộn, sau đó đi ra đồng thời ở đầu phun dưới dạng các trong buồng trộn, sau đó đi ra đồng thời ở đầu phun dưới dạng các hạt có kích thước bé. Lượng hơi tiêu thụ : 35 % lượng nhiên liệu.hạt có kích thước bé. Lượng hơi tiêu thụ : 35 % lượng nhiên liệu.

+ Phun sương cơ học : nhiên liệu ở áp suất cao , khi đến đầu phun nó + Phun sương cơ học : nhiên liệu ở áp suất cao , khi đến đầu phun nó sẽ được phun ở dạng sương nhờ giãn áp.sẽ được phun ở dạng sương nhờ giãn áp.

Nhiên liệu phải được đun nóng sơ bộ trước khi đến đầu phun để Nhiên liệu phải được đun nóng sơ bộ trước khi đến đầu phun để làm giảm độ nhớt của nhiên liệu làm giảm độ nhớt của nhiên liệu

Burner - Béc đốtBurner - Béc đốt

Béc đốt nhiên liệu lỏngBéc đốt nhiên liệu lỏng

Hệ thống này đun nóng không

khí trước khi đưa đến đầu phun.

Do nó thu hồi lượng nhiệt trong

khói thải nên cải thiện được hiệu

suất lò. Thông thường khi sử

dụng hệ thống này, hiệu suất

chung của lò có thể đạt trên 90%.

Hệ thống đun nóng không khí

Ống khóiỐng khói

Damper : van lá, dùng để điều chỉnh áp suất trong lò, duy trì một áp suất hơi thấp hơn áp suất khí quyển

Bảo vệ môi trường – Giảm phát thải NOxBảo vệ môi trường – Giảm phát thải NOx

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LÒ ĐỐTPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LÒ ĐỐT

Phương pháp được sử dụng trong tính toán lò là phương Phương pháp được sử dụng trong tính toán lò là phương pháp lặp, dựa trên những giả thiết ban đầu về kích thước lò, sự phân pháp lặp, dựa trên những giả thiết ban đầu về kích thước lò, sự phân bố ống và kích thước ống.bố ống và kích thước ống.

Để thuận tiện trong quá trình tính toán lò, người ta đã đưa ra Để thuận tiện trong quá trình tính toán lò, người ta đã đưa ra một số giả thuyết sau:một số giả thuyết sau:

• Bề mặt hấp thụ nhiệt của các ống được xem như là những mặt Bề mặt hấp thụ nhiệt của các ống được xem như là những mặt phẳng và nhiệt độ trên những mặt phẳng này là đồng nhất.phẳng và nhiệt độ trên những mặt phẳng này là đồng nhất.

• Nhiệt độ của khói sinh ra trong quá trình cháy là như nhau ở mọi Nhiệt độ của khói sinh ra trong quá trình cháy là như nhau ở mọi nơi trong buồng đốt. nơi trong buồng đốt.

• Gạch chịu lửa là hoàn toàn cách nhiệt, nó có thể bức xạ lại vào Gạch chịu lửa là hoàn toàn cách nhiệt, nó có thể bức xạ lại vào bên trong lò toàn bộ những tia bức xạ mà nó nhận đượcbên trong lò toàn bộ những tia bức xạ mà nó nhận được . .

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYCÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYQUÁ TRÌNH CHÁY

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYCÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY

QUÁ TRÌNH CHÁY – NHIỆT TRỊ CHÁY


QUÁ TRÌNH CHÁY – NHIỆT TRỊ CHÁY (Kcal.kg-1)

Nhiệt trị cháy cao (HHV)

Nhiệt trị cháy thấp (LHV)

LHV = HHV – 10,9n (nhiên liệu khí, n: số mol H2O tạo thành)

LHV = HHV -53H (nhiên liệu lỏng, H: %m của H trong nhiên liệu)

LHV của nhiên liệu thương mại ~ 9000 – 10000 Kcal.kg-1


HỆ SỐ DƯ LƯƠNG KHÔNG KHÍ - EXCESS AIR

- Hiệu suất lò

- Tạo thành CO

- Bảo đảm quá trình cháy hoàn toàn

- Nhiên liệu khí: Excess air: 20 – 30%

- Nhiên liệu lỏng: Excess air: 30 – 40%

22

2

%76,3%

%76,3

ON

OeAirExcess


ENTHALPY CỦA KHÓI (Cp – Kcal.mol-1)

- O2, N2, H2, CO: Cp = 6,8 + 6.10-4.t

- Hơi nước Cp = 8,1 + 2,9.10-4.t

- CO2 Cp = 8,5 + 3,7.10-4.t

Chú ý: Khi t > 1500°C CO2 CO + 1/2O2 (Bỏ qua)

NHIỆT ĐỘ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY (Tf)

NHIỆT MẤT MÁT TRONG KHÓI THẢI – HIỆU SUẤT LÒ ( = f(e, Tkhói)

f

tf

H

HH 100


TÍNH TOÁN NHIỆT VÙNG BỨC XẠ

QA: Nhiệt hấp phụ (Kcal.h-1)

A: Bề mặt vật liệu đen ~ tương đương bề mặt hấp thụ nhiệt của ống

Tg: Nhiệt độ của khí cháy trong vùng bức xạ (K)

TA : Nhiệt độ của bề mặt ống - Bề mặt hấp thụ nhiệt (K)

: Hệ số của định luật Stephan Boltzman = 4,96.10-8 Kcal.h-1.m-2.K-4

F: Hệ số không có thứ nguyên (phát xạ ngọn lửa, hấp phụ bề mặt ống, hệ số hình học sắp xếp ống và bề mặt lò) – Hệ số trao đổi nhiệt tổng

Đối với lò đốt: QA = 25000 – 40000 Kcal.h-1.m-2, TA – Tfluide = 15 – 40°C (25°C)

44AgA TTAFQ


TÍNH TOÁN NHIỆT VÙNG BỨC XẠ

Cân bằng nhiệt vùng bức xạ:

Q1: Nhiệt hấp thụ của 1m2 bề mặt hấp thụ có hiệu quả

QL: Nhiệt sinh ra của quá trình cháy nhiên liệu

Q2: Nhiệt do khói thải mang ra khỏi vùng bức xạ

Tf: Nhiệt độ của ngọn lửa đoạn nhiệt (K)

M: Khối lượng của khí cháy sinh ra trên 1 m2 bề mặt hấp thụ có hiệu quả

273

441

fpL

AgA

TcMQ

TTAF

QQ

44

1

2 273

Aggfp

gp

TTTTcMQ

TcMQ

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYCÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYTÍNH TOÁN NHIỆT VÙNG BỨC XẠ

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYCÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYTÍNH TOÁN NHIỆT VÙNG BỨC XẠ - HỆ SỐ TRAO ĐỔI NHIỆT TỔNG (F)

A: tỷ lệ giữa bề mặt hấp thụ nhiệt thực tế và bề mặt vật đen A

A = A.ART

với ART = N.L.C: Diện tích bề mặt tường trong của lò bị che chắn bởi ống

N: số ống trong 1 lớp, L: chiều dài ống, C: khoảng cách giữa 2 tâm ống

F: Hệ số phát xạ hiệu quả của khí cháy (phụ thuộc vào hệ số phát nhiệt thô f,

hệ số hình học của lò thông qua ART và bề mặt phản xạ của lò không ống AR

111

1

FA

F


A: tỷ lệ giữa bề mặt hấp phụ nhiệt và bề mặt vật đen A

RTAAA


f: Hệ số phát xạ của khí cháy

- Các phân tử khí phân cực CO2, H2O, SO2 chỉ phát xạ một vài bước sóng

- Các phân tử khí đối xứng O2, N2 trong suốt và không phát xạ

-Định luật Kirchhoff kết hợp hệ số phát xạ và hệ số hấp phụ nhiệt

Định luật Kirchhoff

44Aggg TTQ

44

44

1

.

gA

gAggf

Agf

TT

TT

TTQ


f: Hệ số phát xạ thô của khí cháy

f phụ thuộc vào áp suất riêng phần của CO2 và H2O (p) và chiều dày của lớp khí cháy (I) Lobo & Evans


Giới hạn áp dụng: Bề mặt phát xạ và bề mặt hấp phụ là tương đương

Thực tế thì bề mặt bên trong lò không được che phủ toàn bộ bởi các ống và hấp phụ một phần nhiệt bức xạ.

Hệ số hình học: = A/(A + AR)

111

1

FA

F

111

1

fRA AAA

F


111

1

fRA AAA

F

111

1

FA

F

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYCÁC ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁYPHẦN NHIỆT LƯỢNG BỊ HẤP THỤ

Theo Wilson, Lobo & Hottel

R: Phần nhiệt bị hấp thụ bởi quá trình bức xạ trên lượng nhiệt sinh ra

G*: Tỷ lệ giữa khối lượng không khí trên khối lượng nhiên liệu

Q: Nhiệt tỏa ra do quá trình cháy nhiên liệu (kcal.h-1) có tính đến cả việc gia

nhiệt cho không khí

ART: Diện tích của tường chịu nhiệt nằm sau các ống

A: Hệ số hấp thụ của các dãy ống

69401

1*

ARTAQGR

PHƯƠNG PHÁP LOBO-EVANS TÍNH TOÁN PHƯƠNG PHÁP LOBO-EVANS TÍNH TOÁN VÙNG BỨC XẠVÙNG BỨC XẠ

1. Các số liệu ban đầu

- Kích thước ống: chiều dài (L), đường kính (D), chiều dày (e)

- Khoảng cách hai tâm ống ( C)

- Kích thước lò và phân bố ống trong lò

- Nhiệt độ của lưu chất cần gia nhiệt (Tfluid)

- Nhiệt cần cung cấp cho lưu chất

- Nhiệt tỏa ra của nhiên liệu trong lò đốt (Q)


1. Xác định bề mặt hấp thụ nhiệt hiệu quả A = A.ART

RTAAA

2. Xác định chiều dày bức xạ hiệu quả (l)

3. Tổng áp suất riêng phần của CO2 và H2O (p)

4. Xác định tích số p.l

5. Xác định TA

6. Giả sử nhiệt độ Tg

7. Xác định f theo p.l, TA và Tg.


1. Xác định bề mặt hấp thụ nhiệt hiệu quả A = A.ART

RTAAA


2. Xác định chiều dày bức xạ hiệu quả (l)

3. Tổng áp suất riêng phần của CO2 và H2O (p)

4. Xác định tích số p.l

5. Xác định TA = Tfluid + 25°C

6. Giả sử nhiệt độ Tg

7. Xác định f .


8. Xác định Diện tích tổng của lò (AΣ)

- Xác định Diện tích đầu hồi không lắp ống

- Xác định diện tích tường có lắp ống

- Diện tích nền lò

9. Bề mặt tương đương của ống trước tường chịu nhiệt : A.ART

10. Bề mặt tường chịu nhiệt không lắp ống AR = AΣ - A.ART

11. Xác định tỷ số AR/A

12. Xác định giá trị hệ số F

111

1

fRA AAA

F


12.Xác định giá trị hệ số F

- Xác định giá trị FA

- Xác định Q/FA

(Q: nhiệt tỏa ra của nhiên liệu)

111

1

fRA AAA

F


12.b Kiểm tra giá trị Tg

- Xác định giá trị FA Q/FA (Q: nhiệt tỏa ra của nhiên liệu trong lò đốt)

- Xác định nhiệt độ giả ngọn lửa Tpf

- Xác định lại Tg, so sánh với Tg giả định ở phần 6 (chấp nhận sai số 10 –

20°C)


12b. Xác định nhiệt hấp thụ trong vùng bức xạ

- Xác định Enthalpy của khói cháy ở Tg (Hg)

- Xác định nhiệt cháy của nhiên liệu (Hc)

- Xác định phần nhiệt lượng bị hấp thụ R = (Hc – Hg)/Hc

- Xác định nhiệt lượng bị hấp thụ: RQ

- Xác định diện tích bề mặt ngoài của 1 ống và tổng bề mặt ống (SΣ)

- Xác định hệ số trao đổi nhiệt trong vùng bức xạ: RQ/SΣ (Kcal.m-2.h-1)Khoảng làm việc cho phép của hệ số trao đổi nhiệt: (Kcal.m-2.h-1)

Gia nhiệt không bốc hơi 40.000Chưng cất khí quyển 20.000 - 40.000Đun sôi bốc hơi 50.000Chưng cất chân không 20.000 - 30.000Cracking nhiệt 20.000 - 35.000Reforming 30.000 - 50.000Giảm nhớt 25.000 - 55.000Chưng cất dầu nặng 15.000 – 20.000

SƠ ĐỒ KHÁI QUÁT CÁC BƯỚC TÍNH VÙNG BỨC XẠSƠ ĐỒ KHÁI QUÁT CÁC BƯỚC TÍNH VÙNG BỨC XẠ

Tính vùng đối lưuTính lượng nhiệt hấp thụ trong

quá trình bức xạ Qbx

Ước lượng nhiệt độ khí cháy Tg est

Giả thiết kích thước lò, kích thước ống và phân bố ống trong lò

Tính bề mặt hấp thụ của chùm ống A= A*ART

Tính tích số p*l

Tính nhiệt độ thành ống TA

Nhiệt độ giả ngọn lửa Tpf

Tra đồ thị, xác định Tgcal

Tg cal – Tg est<25oC

Đúng

Sai

Xác định hệ số f , hệ số trao đổi nhiệt F tỷ số Q/F.A

SƠ ĐỒ KHÁI QUÁT CÁC BƯỚC TÍNH VÙNG ĐỐI LƯUSƠ ĐỒ KHÁI QUÁT CÁC BƯỚC TÍNH VÙNG ĐỐI LƯU

Ước lượng kích thước ống, số ống, số hàng ống (nest) vùng đối lưu

Tính lượng nhiệt hấp thụ trong vùng đối lưu Qđl

Xác định các hệ số trao đổi nhiệt hc, hTg, hm ho

Tính tTb

Tính số hàng ống ncal

0< ncal-nest<1

O.KO.K

Đúng

Sai

Đặc trưng ống truyền nhiệtĐặc trưng ống truyền nhiệtGeneric Specification Pipe Specification Tube Specification

Carbon Steel A 106 Gr B A 178 A

1¼ Cr ½ Mo A 335 Gr P11 A 213 T11

2¼ Cr 1 Mo A 335 Gr P22 A 213 T22

5 Cr ½ Mo A 335 Gr P5 A 213 T5

9 Cr 1 Mo A 335 Gr P9 A 213 T9

18 Cr 8 Ni A 312 TP 304 A 213 TP 304

16 Cr 12 Ni 2 Mo A 312 TP 316 A 213 TP 316

18 Cr 10 Ni Ti A 312 TP 321 A 213 TP 321

18 Cr 10 Ni Ti A 312 TP 321H A 213 TP 321H

Lựa chọn loại vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc và tính ăn mòn của

các lưu thể. T = 400°C – 450°C thép carbon

-T > 450°C thép chịu nhiệt (lượng Cr tăng dần)

- T > 700 – 750 Thép không rỉ (18% Cr,)

tbdk four procede

Documents