Luận Văn Thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt phục vụ cho khách sạn Nha Trang Plaza - 38 Trần Phú -TP Nha Trang

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt phục vụ cho khách sạn Nha Trang Plaza - 38 Trần Phú -TP Nha Trang


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ . 7
1.1. Quá trình phát triển về cấu tạo của lò hơi 7
1.2. Phân loại lò hơi . 8
1.3. Các dạng lò hơi . 10
1.3.1. Lò hơi ống lò và ống lửa 10
1.3.2. Lò hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên . 12
1.3.3. Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức với bội số lớn 13
1.3.4. Lò hơi trực lưu . 14
1.3.5. Lò hơi đặc biệt . 14
1.4. Chọn phương án thiết kế. 15
CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH, CHỌN NỒI HƠI CHO CÔNG TRÌNH
17
2.1. Tên gọi của công trình 17
2.2. Vị trí địa lý và đặc điểm công trình . 17
2.3. Qui mô của công trình . 18
2.4. Thiết bị nhiệt sử dụng trong công trình . 20
2.5. Tính nhiệt tải từ các thiết bị sử dụng hơi –chọn nồi hơi 20
CHƯƠNG 3: CHỌN SƠ ĐỒ TỔNG THỂ MẠNG NHIỆT, TÍNH THIẾT KẾ
ĐƯỜNG ỐNG HƠI, ỐNG NƯỚC, ỐNG KHÓI . 23
3.1. Tính toán đường ống cung cấp hơi chính . 23
3.2. Tính toán đường ống cấp hơi tới các thiết bị. 23
3.3. Tính toán đường ống cấp nước cho nồi hơi 25
3.4. Đường ống nước ngưng 25
3.5. Sơ đồ hệ thống mạng nhiệt 26
3.6. Chọn bơm cấp nước cho lò . 27
3.6.2. Công suất động cơ bơm nước cấp . 27
2
3.7. Hệ thống thông gió –tính chọn ống khói 28
3.7.1. Trở lực ma sát dọc đường ống 28
3.7.2. Trở lực cục bộ 28
3.7.3. Trở lực thủy tĩnh 29
3.7.4. Trở lực động 29
3.7.5. Trở lực qua các bộ phận lò hơi . 30
3.7.6. Hệ thống thông gió tự nhiên . 30
3.7.7. Sơ đồ lắp đặt đường ống khói (hình 3.5) 32
3.8. Các thiết bị phụ . 32
3.8.1. Van an toàn 32
3.8.2. Ống thủy 33
3.8.3. Áp kế . 34
3.8.4. Van điều áp 35
CHƯƠNG 4: TÍNH LƯỢNG NHIÊN LIỆU, CHỌN ĐẦU ĐỐT, HỆ THÔNG CẤP
NHIÊN LIỆU, CẤP NƯỚC . 36
4.1. Tính sự cháy của nhiên liệu . 36
4.1.1 Khái niệm quá trình cháy 36
4.1.2. Thành phần hóa học của nhiên liệu . 36
4.1.3. Tính khối lượng riêng của nhiên liệu 38
4.1.4. Tính nhiệt trị của nhiên liệu 38
4.1.5. Các phương trình của phản ứng cháy . 39
4.1.6. Thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy . 40
4.1.7. Thể tích không khí thực tế. . 41
4.1.8. Tính thể tích sản phẩm cháy . 41
4.1.9. Tính entanpi của không khí và sản phẩm cháy 43
4.2 Tính lượng nhiên liệu cấp cho nồi hơi 43
4.2.1. Cân bằng nhiệt . 43
4.2.2. Tính tổng nhiệt thu được khi đốt 1m
3
tc
gas . 44
4.2.3. Tính các tổn thất nhiệt trong lò hơi . 44
3
4.2.4. Hiệu suất lò hơi 47
4.2.5. Nhiệt lượng hữu ích -tiêu hao nhiên liệu cho nồi hơi . 48
4.3. Tính toán nhiệt buồng lửa –chọn béc đốt 49
4.3.1. Nhiệt lượng hữu ích sinh ra trong buồng lửa 49
4.3.2. Thể tích và diện tích buồng lửa 49
4.3.3. Nhiệt thế thể tích của buồng lửa q
v . 50
4.3.4. Nhiệt thế diện tích của buồng lửa q
s
. 50
4.3.5. Nhiệt lượng truyền lại cho buồng lửa đối với 1m
3
nhiên liệu . 50
4.3.6.Tổng nhiệt dung trung bình sản phẩm cháy của 1m
3
tc
nhiên liệu . 51
4.3.7. Độ đen buồng lửa khi nhiên liệu không đốt trên mặt ghi 51
4.3.8. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa: 53
4.3.9. Tính toán các bề mặt đối lưu –bức xạ 53
4.3.10. Chọn béc đốt 61
4.4. Hệ thống cấp nhiên liệu 63
4.5. Hệ thống cấp nước 63
4.5.1. Tính chọn thiết bị hâm nước . 64
4.5.2. Sơ bộ thiết kế đặc tính cấu tạo (xem hình và bảng) . 64
CHƯƠNG 5 TỰ ĐỘNG HÓA –VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG XỬ LÝ NƯỚC LÒ
HƠI . 67
5.1. Xử lý nước cho lò hơi . 67
5.2. Chọn hệ thống xử lý nước . 71
5.3. Sơ đồ hệ thống xử lý nước (hình 5.1) 72
5.4. Trang bị tự động hóa nồi hơi . 72
5.4.1. Lời giới thiệu . 72
5.4.2.Chức năng của từng bộ phận trong hệ thống điều khiển tự động . 72
5.4.3. Sơ đồ mạch động lực và mạch điện điều khiển . 74
5.5. Vận hành và xử lí sự cố nồi hơi . 75
5.5.1. Chuẩn bị đốt lò . 75
5.5.2. Khởi động 76
4
5.5.3. Vận hành bình thường 76
5.6. Ngừng lò . 77
5.6.1. Ngừng lò để sửa chữa, vệ sinh 78
5.6.2. Ngừng lò do sự cố 79
5.7. Quy trình xử lý sự cố nồi hơi 80
5.7.1. Cạn nước quá mức . 81
5.7.2. Nước đầy quá mức . 83
5.7.3 Áp kế bị hỏng 84
5.7.4. Xì hơi của người chui, kiểm tra, vệ sinh nồi hơi . 86
5.7.6. Van xả cặn bị hỏng . 88
5.7.7. Cụm van cấp nước bị hỏng . 89
5.7.8. Ngoài những sự cố điển hình nêu trên 90
CHƯƠNG 6: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT KHÁC . 92
6.1. Tính toán lựa chọn công suất thiết bị chính . 92
6.1.1. Hệ thống thứ nhất (System 1) . 92
6.1.2. Hệ thống thứ hai (System2) . 93
6.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống (hình 6.1) 94
6.3. Thi công, lắp đặt đường ống nước nóng. . 94
6.4. Kiểm tra hoàn tất và bảo quản hệ thống trước khi đưa vào sử dụng. 95
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 97
Tài liệu tham khảo . 98
PHỤ LỤC 99


LỜI NÓI ĐẦU


Nhu cầu về năng lượng trong sản xuất cũng như trong đời sống là rất lớn và


ngày càng tăng, trong đó nhiệt năng chiếm tỷ lệ chủ yếu. trong quá trình sản xuất và


sử dụng năng lượng dưới dạng nhiệt năng thì việc sinh hơi và đưa đến hộ tiêu thụ


dùng có một vai trò quan trọng.


Việc sản xu ất và sử dụng hơi đ ã có từ rất lâu . Nếu không kể đến chiếc


chong chóng hơi-aelop ile-do nhà toán học Hero n gười Hy lạp chế tạo ra từ


những năm 200 trước Công ngu yên, chiếc bánh xe quay b ằng hơi nước của một


người Ý tên là Branca ch ế tạo từ năm 1600 thì năm 1680 Dr. Denis Papin ch ế tạo


lò hơi có áp suất dùng tron g chế biến thực phẩm ; năm 1698, Thomas Savery


được cấp bằng sáng chế về hệ thống bơm nước bằng hơi. Năm 1690 máy h ơi


nước đầu tiên được chế tạo theo ý tưởng củ a Papin và được hoàn thiện bởi


Thomas Newcomen và John Cowly vào năm 17 11. Lú c đó, lò hơi và m áy hơi đi


liền với nhau. Đến 1769, một công nhân cơ khí người Anh Jame Watt mới chế


tạo lò hơi kiểu toa xe tách khỏi động cơ; từ 1804, Trevithick đã thiết kế loại lò


hơi dạng như hiện nay, thân hình trụ, đ áy tròn, chịu được áp su ất cao. Cũng đáng


chú ý là từ năm 1730 Dr. John Allen đã lần đầu tiên tính toán hiệu su ất lò hơi


làm cơ sở để không ngừng cải tiến , hoàn thiện.


Đến nay, đã có những lò hơi đồ sộ, mỗi giờ sản xuất đến ba bốn ngàn tấn


hơi nước trên dưới triệu chiếc lò hơi ra đời với hàng trăm kiểu dáng và quy mô


khác nhau . Có những lò hơi nhỏ, mỗi giờ chỉ sản xuất được m ấy chụ c lít nước


0
nóng hoặc hơi b ão hòa ở áp su ất bình thường 300 b ar, nhiệt độ dưới 600 C cấp hơi


cho tổ m áy ph át điện đến 1200-1300 MW.


Rõ ràng việc sản xuất và sử dụng nhiệt của hơi nước đã góp phần quan


trọng trong cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, phát triển của xã hội và nâng cao


đời sống nhưng cũng cần lưu ý là hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cao cũng rất


nguy hại, không chỉ cho tài sản mà cho cả đến tính mạng con người, không ph ải


đến b ây giờ m à đã từ rất lâu ; trong cuốn sánh về “Hơi nước” xuất bản năm 1898


cho biết là năm 1880 chỉ riêng nước Mỹ đã có 170 vụ nổ lò hơi làm chết 250
người và bị thương 555 người


Do vậy chúng ta cần tìm cách tiếp tụ c phát huy tác dụng tích cực của việc


sản xuất hơi, đồng thời hạn chế đến mức tối thiểu.


Trong đồ án tốt nghiệp củ a mình em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ


thống cung cấp nhiệt phục vụ cho khách sạn Nha Trang Plaza - 38 Trần Phú -


TP Nha Trang ”. Mặc dù đã rất cố gắng tìm tòi và học hỏi trong khoảng thời gian


trực tiếp bắt tay vào thực tập song đồ án chỉ dừng lại ở góc độ tập thiết kế củ a


sinh viên ngành Nh iệt-Lạnh . Do đó chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhữn g sai sót


trong quá trình thực hiện đồ án. Rất mong được sự chỉ bảo của thầy cô giáo và


các bạn để em được hoàn thiện hơn về chuyên môn cũng như nh iều kỹ năng khác.


CHƯƠNG 1


TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN


THIẾT KẾ


1.1. Quá trình phát triển về cấu tạo của lò hơi


Quá trình phát triển về cấu tạo của nồi hơi thường chu yển từ loại này


sang loại khác là do yêu cầu ngày càng tăng về công su ất sản lượng hơi cũng


như yêu cầu về giảm tiêu hao kim loại và nhiêu liệu cho nồi hơi.


Các nồi hơi hình trụ và các loại nồi hơi ống lửa chu yển sang các loại


nồi hơi ống nước đã diễn ra cách đây hàng trăm năm. Kết quả là ta đã đạt được


việc tăng diện tích bề mặt đốt trên cơ sở giảm đường kính ống, tức là tăng được


công suất lò hơi mà vẫn tiết kiệm được kim loại.


Trong các nồi hơi ống nước nằm ngang có buồng nước các ống sinh hơi


được liên kết với nhau thành từng chùm nhỏ các buồng nước h ình hộp . Điều


này không cho ph ép tăng áp su ất hơi lên quá 12 – 15 at và không th ể tiêu


chuẩn hóa việc ch ế tạo các bộ phận củ a nồi hơi. Các nhược điểm này có thể


khắc phục bằng cách nối các chùm ống thẳng với đầu góp hình trụ và cứ hai


chùm nằm ngang thì nối với một b ao hơi. Điều đó cho phép tăng áp suất hơi,


đồng thời tăng được công suất củ a nồi hơi, nhờ tăng số lượng, chiều dài ống và


tăng số lượng đầu góp . Các b ao hơi lú c đ ầu thì đ ặt dọc về sau thì đặt ngang, vì


khi đ ặt dọc công suất củ a lò sẽ bị giới hạn bởi không phát triển được bề mặt đốt


th eo chiều rộng. Để ngăn ngừa sự đóng xỉ, các hàng ống phía dưới được làm dưới


dạng festôn . Áp dụng các bộ phận hâm nước và bộ sấy không khí cho phép tăng


hiệu suất của nồi hơi và tăng công suất của các loại nồi hơi nói trên .


Tuy nhiên, sự tiêu hao nhiều kim loại do có nhiều b ao hơi, sự bố trí dày


đặc các chùm ống cản trở công việc vệ sinh nồi hơi và các nhược điểm khác đã


làm cho việc phát triển các loại nồi hơi trên đây không còn nữa.


Ngày nay, nồi hơi đã được thay thế bởi các loại nồi hơi ống nước đứng.


Các ống sinh hơi được đấu trực tiếp vào bao hơi. Lúc đầu số b ao hơi lên tới
5 và các ống thẳng, về sau dần dần chỉ còn 1 b ao hơi và các ống th ì uốn cong ở


2 đầu . Điều đó đã cải thiện điều kiện liên kết các ốn g và phát triển b ề mặt đốt


bức xạ trong buồng lửa. Trong những năm gần đây người ta đã hoàn th iện loại


lò hơi có một b ao hơi cũn g như loại nồi hơi không có bao hơi – nồi h ơi trực lưu .


Thiết bị nồi h ơi hiện đại bao gồm b ản thân nồi hơi và các thiết bị phụ


của nồi hơi. Hệ thống đập than và nghiền than thành bột, vận chuyển và cung


cấp nhiên liệu và nước cho lò, các loại quạt để cung cấp gió và vận chu yển khói.


Các dụng cụ đo và kiểm soát, các thiết bị tự đồng điều chỉnh .


Nồi hơi lớn và hiện đại thường có đủ các bộ phận như sau : buồng lửa,


dàn ống sinh hơi, b ộ qu á nhiệt, bộ hâm nước và bộ sấy không khí. Ngoài ra,


phải có đầy đủ tất cả các loại van, dụng cụ đo và kiểm soát, các thiết bị tự


động điều chỉnh.


Buồng lửa và đường khói được làm b ằng gạch chịu lửa hoặc các tấm


keramit gọi là lớp bảo ôn củ a nồi hơi.


1.2. Phân loại lò hơi


Có nhiều cách phân loại khác nhau , dựa theo những đặc tính khác nhau :


1. Dựa vào sản lượng hơi, thường chia thành 3 loại:


 Lò hơi công suất nhỏ, sản lượng thường quy ước dưới 20 T/h


 Lò hơi công suất trung b ình, thường quy ước sản lượng hơi từ 20 đến


75T/h


 Lò hơi công suất lớn, thường quy ước sản lượng trên 75 T/h


2. Dựa vào thông số của hơi, thường chia thành 4 loại:


 Lò hơi thông số thấp , thường quy ước áp suất p < 15 b ar, nhiệt độ bé
thua 350 0C, thường dùng là hơi bão hòa.


 Lò hơi thông số trung bình, thường quy ước áp su ất từ 15 đến 60 b ar,
nhiệt độ từ 350C 0C đến 450 0 C


 Lò hơi thông số trung bình, thường quy ước áp suất trên 60 bar, nh iệt
độ từ 450 0C đ ến 540 0C


 Lò hơi thông số siêu cao, thường quy ước áp su ất trên 140 b ar,trong


Tài liệu tham khảo


TIẾNG VIỆT:


1. Trần Thanh Kỳ, Thiết kế lò hơi, Trung tâm nghiên cứu thiết bị nhiệt và


năng lượng mới – trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 1990


2. Phạm Lê Dần, Nguyễn Công Hân, Công Nghệ Lò Hơ i Và Mạng Nhiệt,


NXB Khoa học và kỹ thuật, 2005


3. Nguyễn Minh Tuyển, Bơm-máy nén-quạt trong công nghệ, NXB Xây


dựng, 2005


4 . Hoàng Đình Tín, Bùi Hải, Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và truy ền


nhiệt, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2004.


5. Nguyễn Thanh Hào, Thiết kế lò hơi, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia


Thành phố Hồ Chí Minh.


6. Nguyễn Sỹ Mão, Lò Hơi, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2005.


TIẾNG ANH


INTERNET:


1. http ://nhietlanhvietnam.n et/


2. www.steam.vn


3. www.vietnamboiler.com


4. www.**************


5. www.hongnhutco.com