Đề tài Thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện năng suất 30T hơi/giờ

hun vào lò hơi, KJ/m3 Ktn Vì nhiên liệu là khí nên QP = 0. VII.1.1 Tính nhiệt vật lý mang vào của không khí (QKK) Từ công thức Trong đó: a = 1,05. CKK= 29 KJ/m3 Kmol. độ = KJ/m3.độ. QKK= 1,05 ´ 9,0948 ´ 1,295 = 12,3632 KJ/m3 Ktn VII.1.2 Tính lượng nhiệt vật lý của nguyên liệu mang vào (QNL) Ta có: QNL= VKtn. CNL.TNL [I-30] Trong đó: VKtn: Thể tích khí tự nhiên = 1m3. CNL: Tỷ nhiệt của nhiên liệu, (KJ/m3 Ktn) TNL: Nhiệt độ của nhiên liệu, 0C. Đối với khí thiên nhiên thì: CNL= 0,01 () Trong đó: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, H2S: là hàm lượng cua các thành phần khí trong nguyên liệu (%). : tỷ nhiệt của các thành phần, KJ/m3 Ktn.độ , KJ/m3 độ , KJ/m3 độ , KJ/m3 độ , KJ/m3 độ , KJ/m3 độ Thay số liệu vào công thức trên ta được: CNL= 0,01(1,5985.90,28 + 2,3645.1,9 + 3,5515.0,6 + +4,3739.0,1 + 6,4113.0,12) CNL= 1,5214 KJ/m3 độ Vậy QNL= 1.1,5214. 25 = 38,0350 KJ/m3 độ. VII.1.3 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (QLV) Nhiệt trị của nhiên liệu là lượng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1m3 tc nhiên liệu khí. Khi đốt trong lò hơi ta dùng khái niệm nhiệt trị thấp vì hơi nước tồn tại ở trạng thái hơi trong khói lò. Đối với nhiên liệu khi nhiệt trị thấp được tính theo công thức sau: Trong đó: : là nhiệt cháy 1m3 của các thành phần khí tương ứng. CH4, C2H6, C3H8, C4H10, H2S: là % thể tích các thành phần khí trong khí thiên nhiên. Nhiệt trị của các thành phần khí được tra theo bảng [I-16] = 35800 KJ/m3 tc. = 63800 KJ/m3 tc. = 91400 KJ/m3 tc. = 118800 KJ/m3 tc. = 23400 KJ/m3 tc. Thay số vào ta được: = 0,01.(35800.90,28 + 63800.1,9 + 91400.0,6 + + 118800.0,1 + 23400.0,12 ) = 34227,72 KJ/m3 Ktn Vậy lượng nhiệt đưa vào lò là: Qdv= + Qnl + QKK = 34227,72 + 38,0350 + 12,3632 = 34278,1182 = 34278,1182 KJ/m3 Ktn. VII. 1.4 Tính tổn thất nhiệt do khói thải mang đi (Q2) Từ công thức: Q2 = VK.CK.t0K, KJ/ m3 Ktn. Trong đó: VK: Thể tích khói thải, KJ/ m3 Ktn t0: nhiệt độ khói thải, 0C, t0K= 1700C CK: Tỷ nhiệt trung bình của khói thải. CK= Trong đó : CO2, SO2, H2O, N2, O2: Hàm lượng các thành phần khí trong khí thải. : là tỷ nhiệt của các thành phần khí KJ/m3 Ktn. Tra bảng ta có: = 2,39 KJ/ m3 Ktn = 2,39 KJ/ m3 Ktn = 1,46 KJ/ m3 Ktn = 1,46 KJ/ m3 Ktn = 1,92 KJ/ m3 Ktn Thay số vào ta có: CK= 0,01(2,39.9,6402 + 2,39.0,0116 + 1,46.69,6751 + 1,46.19,7514 + 1,92.0,9217) CK= 1,5540 KJ/ m3 Ktn Vậy Q2 = 10,3608 .1,5540.170 = 2737,1161 KJ/ m3 Ktn VII.1.5 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hoá học (Q3) Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn thì trong khói còn có các chất khí cháy không hoàn toàn như CO, H2S.. những khí này có thể cháy và sinh ra nhiệt, nhưng chúng chưa cháy gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hoá học. Muốn kiểm tra quá trình cháy hoàn toàn hay không thì phải phân tích khói lò về hàm lượng cháy được như CO, H2, CH4 Theo kinh nghiệm người ta thường chọn số liệu thực tế. Với nhiên liệu khí thiên nhiên thường chọn q3 = 1,5%. VII. 1.6 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học (Q4), q4. Khi nhiên liệu đưa vào lò có một phần chưa tham gia vào phản ứng cháy đã bị thải ra ngoài gây nên tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học. Muốn kiểm tra cháy hoàn toàn hay không thì phải phân tích khói lò về hàm lượng các loại khí. Với nhiên liệu khí thiên nhiên thì Q4 = 0 vì hầu như không có tro trong khí. VII.1.7 Tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trường xung quanh (Q5) q5. Trong quá trình vận hành, nhiệt độ bề mặt của hệ thống thiết bị lò hơi đều cao hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh, nên luôn luôn có nhiệt toả ra từ các bề mặt đến môi trường tạo thành tổn thất Q5. Tổn thất nhiệt Q5 phụ thuộc vào nhiệt độ và diện tích xung quanh của lò. Nhiệt độ càng cao thì Q5 càng lớn do vậy cần phải bảo ôn lò hơi để nhiệt độ mặt ngoài thấp xuống. Diện tích tiếp xúc của lò càng lớn thì Q5 càng lớn. Người ta xác định Q5 theo sản lượng D của lò hơi. theo các số liệu thực tế ứng với năng suất của lò. Với D = 30 tấn hơi/giờ tra đồ thị [I-34] ta xác định được q5= 1,18%. VII.1.8 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài (Q6) Vì nguyên liệu sử dụng cho lò hơi là khí thiên nhiên nên không có xỉ tạo ra trong quá trình cháy do vậy q6 = 0. VII.1.9 Tổn thất nhiệt lượng hữu ích dùng để sản xuất hơi nước. Ta có: Qđv= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6. Hay 100 = q1 + 7,9850 + 1,5 + 0 + 1,18 + 0 q1= 100 - (7,9850 + 1,5 + 0 + 1,18 + 0) q1= 89,3350 (%) vậy Q1 = q1.Qđv = 0,893350 x 34278,1182 = 30622,3569 Q1 = 30622,3569 KJ/ m3 Ktn VII.2 Hiệu suất của lò hơi. Vậy h = 89,3350 (%) VII.3 Tính lượng nhiên liệu tiêu hao (B) và số vòi phun Từ công thức [I-7] Trong đó: h: Hiệu suất của lò hơi , % D: sản lượng hơi của lò hơi, Kg/h B: lượng nhiên liệu tiêu tốn, m3 Ktn/ giờ Iqn, i’nc:Entanpi của hơi quá nhiệt, nước cấp KJ/kg. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu , KJ/ m3 Ktn. * Entanpi của hơi quá nhiệt. ở nhiệt độ 4400C và áp suất 4MN/m2 = 40 atm. Tra đồ thị (i - p) [I-7], ta được: iqn= 3360, KJ/kg hơi nước. * Entanpi của nước cấp (i’nc) i’nc= CP.tnc Trong đó: Cp : tỷ nhiệt của nước ở 250C; CP = 4,1823 KJ, kg độ tnc: nhiệt độ nước cấp i’nc = 4,1823.25= 104,5575, KJ/kg. Thay số liệu vào ta được: Vậy số vòi phun sẽ là: vòi phun. Do vậy ta chọn số vòi phun là 2 vì công suất một vòi phun là 1500 á 2000, (m3 Ktn/ giờ). VII.4. Tính thể tích buồng lửa. Từ công thức tính nhiệt thế thể tích của buồng lửa. Trong đó: B- Lượng nhiên liệu tiêu hao, m3 Ktn/ giây. - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, KJ/m3 Ktn. Vbl- Thể tích của buồng lửa, m3 Qv- Nhiệt thế thể tích của buồng lửa, W/m3. Từ công thức trên ta suy ra. với B = 3193,9762 (m3 Ktn/ giờ) = 0,8872 m3Ktn/ giây. KJ/m3 Ktn. qv = 290.103 W/m3. Thay vào công thức ta được: Nếu ta chọn chiều rộng của lò đốt là 4,5 m, chiều dài là 4,5m thì chiều cao (H) được tính là: Vì có hai vòi phun nên ta đặt vòi phun ở hai phía, cũng có thể đặt ở 2 bên sườn. Khi bố trí các vòi phun cần chú ý: không đặt quá sát tường và ống dẫn nước vì dưới nhiệt độ cao sẽ làm hỏng ống dẫn nước và tường lò dưới tác dụng của nhiệt độ cao. VII.5 Tính và chọn quạt không khí. Lượng không khí thực tế đưa vào lò để đốt cháy 1m3 khí thiên nhiên là 9,5495 (m3tc/ m3 Ktn) Lượng khí thiên nhiên tiêu hao trong một giờ là 3193,9762, m3 Ktn/ giờ Lưu lượng quạt gió với hệ số dự phòng 10%. Ta có: Vg = (VKK + VKK.10%). B. = (9,5495 + 9,5495.0,1).3193,9762 = 33550,9633, m3/ h Với lưu lượng như trên, tra bảng (II-53), [VII- 501] ta chọn quạt không khí có đặc tính kỹ thuật sau. Đặc tính kỹ thuật của một vài loại quạt. Loại quạt Quạt Động cơ Năng suất Q, (m3/h) áp suất H; mm H2O Số vòng quay n (vòng/phút) Nhiệt độ, t0C Loại Công suất KW BM 75/1200-15 40000 450 980 150 A0- 94-6 75 Số quạt không khí là 2 chiếc: 1 chiếc sử dụng và 1 chiếc dùng để dự trữ. VII.6 Tính và chọn quạt khói. Thể tích khói thải ra ngoài khi ta đốt 1m3 khí tự nhiên là: VK = 10,3680 m3tc/ m3 tc Ktn. Lượng nhiên liệu tiêu tốn trong một giờ là: B = 3193,9762, m3/h. Lưu lượng khói thải với hệ số dự phòng là 10%. VK = (VK + VK.10%).B = (10,3680 + 10,3680.0,1) .3193,9762 Với lưu lượng như trên, dựa vào đồ thị đặc tuyến của quạt ly tâm, ta chọn quạt ly tâm π4- 70N016 và các thông số sau [VII - 486] - áp suất toàn phần: 1500 N/m2. - hiệu suất quạt: h = 0,40 - Tốc độ vòng của guồng: W = 60 rad/s = 60 vòng/ phút. Công suất của quạt hút khói [II- 359] Năng lượng tiêu tốn cho hai quạt để hút khói là: 2 x 37,95 = 75,9 KW. VII.7 Tính chiều cao ống khói. Chiều cao ống khói, chọn theo điều kiện vệ sinh môi trường tuỳ thuộc vào nồng độ các chất có hại mang theo trong sản phẩm cháy và nồng độ cho phép ở nơi đặt thiết bị, các chất độc hại trong khói lò thải ra chủ yếu là các chất khí SOx, NOx Theo phương trình Becnuly thì chiều cao ống khói được xác định theo công thức: [VI-39] Trong đó: VS : Lưu lượng khói thải, m3/s. VS = 36426,6598 m3/h = 10,1185, m3/s. d: đường kính trung bình của ống khói, m; chọn d = 0,7m. j : Hệ số biểu thị giữa vận tốc trung bình và vận tốc cực đại của dòng; j = 0,8; [VI- 40]. g: gia tốc trọng trường, m/s2. g = 9,8 m/s2. Từ công thức trên ta có: , m Thay số liệu vào ta được: Chọn H = 55,11 m. Với năng suất hơi là 30 tấn/h tương ứng với 30 m3/h và áp suất của hơi quá nhiệt là 40at ta chọn được bơm theo bảng [II-41]; [VII-449] là bơm pittông truyền động bằng loại thẳng đứng có các đặc tính kỹ thuật như sau: Loại bơm Chất lỏng cần bơm Năng suất m3/h áp suất đẩy, at áp suất hơi vào, at áp suất hơi ra, at Hơi ΠHΠ- 10/50M Nước ngọt, nước muối ở nhiệt độ < 1000C 10 33,5 22 2 Bão hoà quá nhiệt Số chu kỳ pittông, ph-1 Số xi lanh Đường kính xi lanh, mm Khoảng chạy của pittông (mm) Đường kính của ống dẫn (mm) Kích thước bơm (mm) Khối lượng kg Hút Đẩy Dài Rộng Cao 80 2 80 130 70 50 520 450 1280 370 Ta cần sử dụng 4 bơm, trong đó có một bơm để dự trữ. Phần VIII Tính toán bức xạ nhiệt trong buồng lửa VIII.1 Tính trao đổi nhiệt trong lò hơi. Trong buồng lửa của lò hơi đã sảy ra đồng thời 2 quá trình: quá trình cháy nhiên liệu và quá trình trao đổi nhiệt, nghĩa là 2 quá trình sinh nhiệt và hấp thụ nhiệt. Do nhiệt độ trong buồng lửa rất cao, lớn hơn 12000 C, tốc độ khói lại rất bé nên lượng nhiệt hấp thụ của buồng lửa chủ yếu bằng bức xạ. Nhưng do xảy ra đồng thời cả 2 quá trình sinh và hấp thụ nhiệt nên nhiệt độ trong buồng lửa rất không đồng đều. Cường độ bức xạ tại mỗi điểm khác nhau đã làm cho việc tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa khó đạt được chính xác. Trong thực tế, dàn ống và ngọn lửa không phải là những vật đen tuyệt đối, nghĩa là trao đổi nhiệt bằng bức xạ giữa ngọn lửa, tường bảo ôn và dàn ống xảy ra dưới dạng vừa có hấp thụ vừa có bức xạ. Ngọn lửa là môi trường thể khí, là nơi phát ra bức xạ nhiệt, dàn ống và tường bảo ôn là vật rắn chỉ có khả năng hấp thụ và phản xạ và không cho bức xạ xuyên qua. Do đó để tính được bức xạ nhiệt cần phải tính được độ đen của buồng lửa từ công thức: [I - 172] Trong đó: 0,82: Độ đen của dàn ống. y= 0,96; Độ đặt ống của tường. x = 0,7: Hệ số bẩn của dàn ống. anl : Độ đen của ngọn lửa. Ta có: anl = aCO2 + b.aH2O- DaK. Với: b: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào áp suất riêng phần của hơi nước aK= 0: Độ điều chỉnh xác định độ đen của hơi nước. : độ đen của CO2 và H2O. VIII.1.1 Bề dày hữu hiệu của lớp bức xạ đối với buồng lửa. Bề dày hữu hiệu của lớp khí bức xạ đối với buồng lửa được tính theo công thức gần đúng sau: Trong đó: Vbl- thể tích buồng lửa, m3. Vbl = 104,7123, m3. Ft - Diện tích tường giới hạn buồng lửa, m2. Ta có kích thước buồng lửa là: dài = 4,5 m; rộng = 4,5 m; Cao = 5,1710 m. Vậy Ft là: Ft = 2. 4,5. 5, 1710 + 2.4,5.5,1710 + 2.4,5.4,5 = 133,5780 m2. Thay Vbl và Ft vào công thức trên ta được: ta có: áp suất chung của khói lò là 1 atm Thành phần của CO2 và H2O trong khói lò là: %CO2 = 9,6402 % %H2O = 19,7514 % Vậy áp suất riêng phần của CO2 và H2O là: do đó: SX.= 0,096402. 2,8221 = 0,2721 atm.m SX. = 0,197514. 2,8221 = 0,5574 atm.m. VIII.1.2 Nhiệt độ cháy lý thuyết. Nếu đốt cháy nhiên liệu mà toàn bộ lượng nhiệt toả ra chỉ dùng để nung nóng sản phẩm cháy, tức là không có mất mát ra môi trường bên ngoài và không có sự hấp thụ nhiệt của dàn ống thì nhiệt độ lúc bấy giờ gọi là nhiệt độ cháy lý thuyết. Ta có công thức: , KJ/m3 Ktn; [I- 29] Trong đó: : Nhiệt độ cháy lý thuyết ; 0C. VK = 10,3680 (m3 tc/ m3tc Ktn) là thể tích khói lò khi đốt 1m3 tc Ktn. CK: tỷ nhiệt trung bình của khói thải. CK = 1,5540, KJ/m3 Ktn Thay số liệu vào công thức trên ta được: VIII.1.3 Tính nhiệt độ trung bình của buồng lửa. Trong buồng lửa nhiệt độ không đều, nhiệt độ cao nhất là nhiệt độ cháy lý thuyết, nhiệt độ khói lò ra khỏi buồng lửa lò nhiệt độ thấp nhất. Do đó để tính nhiệt độ bằng bức xạ người ta phải tính nhiệt độ trung bình. Gọi T1 là nhiệt độ cháy lý thuyết 0K. T1= t0a + 273 = 2124,3788 + 273 = 2397,3788 0K. Gọi T2 là nhiệt độ khói thải ra khỏi buồng lửa 0K. T2 = tbl + 273 = 1150 + 273 = 1423 0K. Vậy nhiệt độ trung bình của buồng lửa là: [VIII - 40] VIII.1.4 Xác định độ đen của CO2 và H2O. Từ đồ thị (7-20) [VI-218] xác định độ đen của CO2 và hơi nước Với Ttb = 1847,01650 K = 1574,0165, 0C. + S. = 0,2721 atm = 27,21 at cm thì = 0,08 + S. = 0,5574 atm = 55,74 at cm thì = 0,13 Từ đồ thị xác định hệ số điều chỉnh b để xác định độ đen của hơi nước (7-21), [VI- 219] ta có: Với S.PH2O = 0,5574 atm thì b = 1,24 Vậy độ đen của ngọn lửa là: anl= + b. = 0,08 + 1,24. 0,13 = 0,2412 VIII.1.5. Tính độ đen của buồng lửa: Thay các số liệu vào công thức ta được: VIII.2 Tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa lò hơi. Nhiệm vụ tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa là xác định số lượng nhiệt hấp thụ được của buồng khí, hay nói cách khác là xác định nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa hoặc bề mặt đốt bức xạ. Phương pháp trình bày dưới đây là phương pháp phối hợp giữa các kết quả nghiên cứu được bằng giải tích và bằng thực nghiệm. Phương pháp này đã dùng lý thuyết đồng dạng để phân tích các quá trình buồng lửa, khi ấy các tiêu chuẩn đồng dạng được xác định trên cơ sở thí nghiệm ở những thiết bị lò hơi thực tế. Tổng lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ trong buồng lửa có thể xác định từ phương trình cân bằng sau: Trong đó: B: lượng nhiên liệu tiêu hao, kg/s B = 0,8872 Kg/s QS: Lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa, KJ/kg QS = VK. CK.t0a , KJ/m3 Ktn, [I-178] Lượng nhiệt của khói mang ra khỏi buồng lửa. = VK. CK .t2, KJ/m3 Ktn, [I-178] Với : CK: tỷ nhiệt trung bình của khói thải. CK = 1,5540, KJ/m3 Ktn VK: Thể tích thực của khói thải VK= 10,3680 m3tc/ m3 Ktn. t0a, t2: Nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa. j = 1: hệ số giữ nhiệt. Thay vào công thức trên ta có: Qbx = j. B.(VK.CK.ta- VK. CK . t2), KW. = j.B.VK.CK(ta - t2) = j.B.VK.CK [(ta + 273) - (t2+ 273)] = j.B.VK.CK(Ta - T2) Qbx= j .B. VK.CK.Ta (1- ) (1) Mặt khác theo định luật stephan - Benzoman ta có: (2) Trong đó: abl = 0,2633; độ đen của buồng lửa K0 = 5,7.10-8 W/m2 (0K)4: Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối. Ttb, Tt: nhiệt độ trung bình hữu hiệu của ngọn lửa và của tường, 0K. Thăng bằng giữa hai phương trình (1) và (2) ta có: (*) [I- 178] Ta ký hiệu các trị số bằng các đại lượng không thứ nguyên so với nhiệt độ cháy lý thuyết và đặt: G.L.Poliac và X.N.Sorin đã phát hiện ra mối quan hệ giữa nhiệt độ hữu hiệu trung bình của ngọn lửa trong buồng lửa và nhiệt độ khói thải ra khỏi buồng lửa như sau: Đặt A = j.B.VK.CK.Ta. B*= abl.K0. x.Hbx. Thay A, B*, và r vào phương trình (*) ta được: A(1- ) = B*.T4tb.r (**) Ta có: Thay vào phương trình (**) ta được: A(1- )= B*.m()4n.Ta4.r Hay ()4n - Thay giá trị A và B* vào ta được: Đặt Suy ra , (***) [I- 179] Phương trình (***) qua rất nhiều thí nghiệm, A.M.Guarits đã thấy rằng hệ số m rất ít phụ thuộc vào điều kiện cháy và truyền nhiệt trong buồng lửa và có thể coi m=1. Còn hệ số n phụ thuộc vào vị trí tương đối của điểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa. Vì phương trình trên không giải được bằng phương pháp đại số nên ông ta đưa ra phương trình thực nghiệm sau: , [I-179] Trong đó: M là hệ số. Đối với nhiên liệu khí và dầu ta có M = 0,52 - 0,3.X Với Trong đó: H: chiều cao toàn bộ của buồng lửa , m; H = 5,1710 m. hvp: Chiều cao của vị trí đặt vòi phun, m; chọn hvp= 2 m. Vậy do đó: M = 0,52 - 0,3.0,3868 = 0,4039 từ suy ra Vậy B0 = 0,1277 Ta lại có Thay số liệu vào ta được: Suy ra Hbx= 142,5252 m2. Ta lấy chiều cao của ống trong lò đốt là 4,3 m. Vì phải trừ đi chiều cao để đắp ống ở đáy lò là 0,3m và từ đường ống dẫn khói đến độ quá nhiệt là 0,5m. Đường kính ống dẫn chọn 70mm = 0,07m. Vậy số ống sẽ là: Với H0= 4,3 m. d = 0,07 m Hbx= 142,5252. Vậy Vậy số ống đặt ở mỗi tường là: Theo lý thuyết số ống đặt ở 4 mặt tường là: Trong thực tế , do các ống đặt sát nhau với độ đặt là y = 0,96. Do đó bề mặt nhận bức xạ nhiệt trực tiếp chỉ là 0,5 diện tích thì ngọn lửa, còn 0,5 diện tích đặt sát tường nhận bức xạ rất ít. Do đó số ống thực tế sẽ là: 150 x 2 = 300 ống. Nhưng trong lò chỉ có thể lắp đặt được 246 ống. Phần ống còn dư là: 300 - 246 = 54 ống. Phần diện tích 54 ống bù thì bởi sự bức xạ của các tia nhiệt đi qua khe hở giữa các ống, tức là phần ống không nhận trực tiếp bức xạ của ngọn lửa. Tia bức xạ Phần IX Dụng cụ đo tự động hoá trong phân xưởng lò hơi. Để giúp cho việc vận hành lò hơi được đúng đắn, khi vận hành lò hơi cần nhiều thiết bị đo lường khác nhau với mục đích để kiểm tra và điều chỉnh các thông số vận hành của lò hơi. Các thông số điều chỉnh của lò hơi là nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức nước, các thành phần trong khói Yêu cầu cơ bản của các dụng cụ đo lường và tự động hoá là phải có độ chính xác cao, độ trễ của dụng cụ nhỏ nhất, cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn trong thời gian dài, kích thước gọn nhẹ và trường hợp cần thiết và thể nhanh chóng chuyển sang chế độ bằng tay. Để lò đốt làm việc được ổn định thì việc sử dụng các dụng cụ đo lường và tự động hoá không những là cần thiết mà là yêu cầu bắt buộc phải có. Trong công nghiệp hoá học nói chung và trong công nghiệp chế biến dầu khí nói riêng thì các thông số kỹ thuật cần được đo và điều chỉnh thường là: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức chất lỏng trong thiết bị, nồng độ Nhờ tự động hoá nên tăng năng suất thiết bị công nghệ trên cơ sở vận hành ở chế độ tối ưu, tăng năng suất thu hồi sản phẩm, giảm chi phí nguyên liệu và các vật liệu phụ, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân (nhất là trong môi trường độc hại như ồn, bụi, nhiệt độ cao) cải thiện khâu tổ chức quản lý trong nhà máy. Nhờ tự động hoá về các khâu vận hành của lò hơi nên số lượng công nhân vận hành cho mỗi lò giảm đi khá nhiều, tuy rằng số công nhân của phân xưởng kiểm nhiệt có tăng lên chút ít. Hiện nay những thao tác điều khiển cơ bản của lò hơi đều được tự động hoá như: điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, điều chỉnh mức nước ở lò ra hơi, điều chỉnh độ kinh tế của quá trình cháy. Sơ đồ tự động hoá * Các ký hiệu trong sơ đồ: FRC Bộ điều chỉnh lưu lượng, tự ghi, tự động vào van điều chỉnh , thiết bị này lắp đặt tại trung tâm điều khiển của phân xưởng. PCZ - Thiết bị đo áp suất, tự động điều chỉnh (Van an toàn của bao hơi) LRA - Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động, khí cụ đặt tại trung tâm điều khiển. TI - Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa đặt tại trung tâm điều khiển. to - Dụng cụ đo nhiệt độ - Dụng cụ đo áp suất - Cơ cấu chấp hành hoặc cơ cấu điều khiển. PIC - Thiết bị đo áp suất lắp tại trung tâm điều khiển, thực hiện bằng cơ cấu chấp hành. - Dụng cụ đo lưu lượng Trong lò đốt điều quan trọng nhất là phải khống chế được lượng nhiên liệu và không khí đưa vào lò. Để điều chỉnh lưu lượng không khí đặt bộ điều chỉnh lưu lượng tự động trên đường dẫn không khí vào lò đồng thời đo nhiệt độ không khí trước khi vào buồng đốt. Lưu lượng của nhiên liệu vào lò cũng được điều chỉnh tự động. Do không khí và nhiệt độ khống chế cố định nên khi đó hệ số dư không khí trong buồng đốt được cố định gần với giá trị mong muốn a = 1,05 á 1,1. Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò đốt phản ánh tỷ lệ giữa phần sinh nhiệt và hấp thụ nhiệt trong buồng lửa. Theo quy định thì nhiệt độ đó là 11500C. Vì vậy cần đo nhiệt độ khói thải khi ra khỏi buồng đốt để dự đoán quá trình truyền nhiệt trong lò đốt. Lượng nước cấp vào bao hơi được khống chế tự động để ổn định mức nước trong bao hơi. Trong trường hợp mực nước thấp sẽ có báo động tự động về trung tâm điều khiển. Tại bao hơi cũng cần phải đặt van an toàn. khi áp suất bao hơi quá quy định, van an toàn tự động mở để thoát hơi ra ngoài. Hơn nữa hơi quá nhiệt cung cấp cho phân xưởng tua bin hơi cần có áp suất và nhiệt độ ổn định. Do đó cần đo nhiệt độ hơi quá nhiệt, đo và điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt. Các thông số nhiệt độ và áp suất hơi quá nhiệt được dẫn về trung tâm điều khiển của phân xưởng. Hiệu quả sử dụng của nồi hơi phản ánh qua nhiệt độ và áp suất khói thải ra ống khói. Do đó cần đo hai thông số này. Tại tường cách nhiệt của buồng lửa người ta lắp đặt dụng cụ đo nhiệt độ nhằm kiểm tra độ an toàn của buồng lửa khi lò hơi đang vận hành, tránh được nhiệt độ quá cao gây thủng lò. IX.1 Nguyên lý làm việc của các thiết bị đo lường dùng cho lò hơi. Khi vận hành lò hơi cần nhiều thiết bị đo lường khác nhau, thường cần đo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức nước, các thành phần trong khói, độ đen của dòng khói Có thể có các loại thiết bị đọc trực tiếp, có loại tự ghi và có loại đọc từ xa, có loại xách tay, có loại cố định. ở đây chỉ giới thiệu một vài loại chuyên dùng cho lò hơi. IX.1.1 Đồng hồ đo nhiệt độ. Trong lò hơi, cần đo nhiệt độ trong phạm vi rộng, nhiệt độ bình thường như không khí, nhiệt độ trung bình như nước, hơi, khói và cả nhiệt độ cao như ngọn lửa, buồng lửaĐồng hồ đo nhiệt độ, dùng không chỉ trong lò hơi mà còn ở rất nhiều lĩnh vực khác, cấu tạo dựa trên những đặc tính phụ thuộc vào nhiệt độ. Dựa theo đặc tính dãn nở nhiệt của vật chất ở thể khí, thể lỏng cũng như thể rắn, ta có các nhiệt kế thuỷ tinh đựng các chất lỏng, các nhiệt kế vỏ kim loại đựng chất khí hoặc chất lỏng, những nhiệt kế gồm hai thanh hoặc hai lá kim loại có độ giãn nở khác nhau. Dựa theo đặc tính về điện trường gặp nhiệt kế điện trở và cặp nhiệt. Nhiệt kế điện trở dựa trên đặc tính là điện trở của dây dẫn thay đổi theo nhiệt độ. Cặp nhiệt dựa trên hiệu ứng nhiệt do Secbeck nêu lên năm 1821. “Nếu tồn tại hiệu nhiệt độ giữa hai mối hàn của hai dây dẫn bằng kim loại khác nhau thì trong mạch cũng tồn tại hiệu điện thế”. Nếu giữ nhiệt độ một đầu không đổi, đo được dòng điện trong mạch có thể tìm được nhiệt độ cần biết ở mối hàn kia. Dựa theo đặc tính về màu sắc thường gặp nhiệt kế quang học, đo nhiệt độ cao như nhiệt độ trong buồng lửa. IX.1.2 Đồng hồ đo áp suất. Trong lò hơi cần đo áp suất không khí, áp suất khói, áp suất nước, áp suất hơi Loại áp kế dùng phổ biến nhất là loại dùng ống kim loại rỗng, tiết diện hình elíp uốn cong, áp suất lớn hay nhỏ làm cho ống cong dãn nở nhiều hay ít. Một đầu ống cong cố định, đầu kia tự do, nối với một hệ thống bánh răng truyền động đến kim, ngoài ra còn có loại áp kế màng mỏng dùng ít hơn và chỉ đo được trong phạm vi dưới 300 millibar. Một loại áp kế khác dùng phổ biến là áp kế hình chữ U, trên nguyên tắc bình thông nhau. Hai ống hình chữ U có thể đặt thẳng đứng hoặc đặt nghiêng, trong ống có thể đặt một chất lỏng như nước, thuỷ ngân, cũng có thể đựng hai thứ chất lỏng không hoà tan nhau. ống đựng nước thường đo trong phạm vi từ 0,5 á 150mb, ống để nghiêng đo chính xác hơn ống để đứng nên dùng đo áp suất nhỏ. IX.1.3 Đồng hồ đo lưu lượng. Trong vận hành lò hơi thường cần đo lưu lượng nước, hơi, nhiên liệu khí, lỏng. Loại đồng hồ phổ biến nhất là dựa trên nguyên tắc tiết lưu khi dòng đi qua cửa nghẽn, ống tăng tốc hoặc ống Venturi. Khi môi chất đi qua các thiết bị trên, tốc độ tăng, áp suất tĩnh giảm, đo được hiệu số áp suất trước và sau cơ cấu tiết lưu, có thể tính được lưu lượng của dòng. Loại đồng hồ đo lưu lượng khác cũng được dùng nhiều là các loại công tơ. Công tơ khí thường dùng đo nhiên liệu. IX.1.4 Đồng hồ đo mức nước - ống thuỷ. ống thuỷ dùng để đo mức nước trong bao hơi đảm bảo dao động trong một phạm vi nhất định, mức nước cao quá ảnh hưởng đến chất lượng hơi mức nước thấp quá, không an toàn cho bề mặt truyền nhiệt. Đồng hồ đo nước được dựa trên nguyên tắc bình thông nhau. Thường dùng ống thuỷ sáng, ống thuỷ tối và ống thủy thấp (hình vẽ). ống thuỷ sáng là một ống trong suốt, đầu dưới nối với khoang nước, đầu trên nối với khoang hơi. Theo nguyên tắc bình thông nhau, mức nước trong ống cao gần bằng mức nước trong bao hơi phía có hơi thấp hơn một ít. ống thủy làm bằng vật liệu trong suốt để có thể trực tiếp đọc mức nước, áp suất thấp có thể dùng ống hình tròn, áp suất cao có thể dùng ống thủy dẹt. ống thuỷ tối chỉ là hai van nước, một đặt ở vị trí nước thấp nhất, mở ra luôn có nước chảy và van thứ hai đặt ở phía mức nước cao nhất, mở ra không được có nước. ống thủy thấp dùng cho lò hơi có bao hơi đặt ở vị trí quá cao, không có điều kiện đọc trực tiếp mức nước trong bao hơi. ở đây vẫn dựa trên nguyên tắc bình thông nhau nhưng cần dùng thêm thủy ngân, một chất lỏng không hoà tan với nước. Một nhánh giữ mức nước không đổi, nhánh kia có mức nước luôn bằng mức nước trong bao hơi khi nước nước trong bao hơi thay đổi thì mức nước trong ống và qua đó mức thủy ngân trong ống hình chữ U thay đổi. Đọc mức thuỷ ngân ở vị trí thấp có thể suy ra mức nước trong bao hơi. IX.1.5 Thiết bị đo thành phần khói. Đo thành phần khói có ý nghĩa quan trọng, làm cơ sở để đánh giá chế độ vận hành, hiệu quả của quá trình cháy và mức độ ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường. Đo thành phần khói có thể dựa trên nguyên lý hoá học hoặc vật lý, có thể hiện số hoặc tự ghi, có thể đo liên tục hoặc gián đoạn. Thiết bị làm việc trên nguyên lý hoá học thường dựa theo nguyên lý là: mỗi thành phần của sản phẩm cháy có thể bị hấp thụ bởi một hoặc một vài hoá chất nhất định, thí dụ dung dịch KOH có thể hấp thụ CO2, SO2, pyrogallol có thể hấp thụ O2 Người ta còn dùng thiết bị phân tích thành phần oxy bằng điện hoá, hoặc bằng sức thu từ tính, phân tích thành phần CO2 nhờ sự khác nhau về hệ số dẫn nhiệt của chúng.  Phần X An toàn lao động trong phân xưởng lò hơi X.1. An toàn thanh tra nồi hơi trong nhà máy. Lò hơi là một thiết bị làm việc ở trạng thái áp suất cao, nhiệt độ cao. Khi độ bền của kim loại các phần tử lò hơi không đảm bảo thì lò hơi sẽ bị nổ. Những nguyên nhân dẫn đến nổ lò hơi là : Khi thiết kế, chế tạo chọn nguyên liệu không đúng, không đủ bền. Kỹ thuật chế tạo gia công không đảm bảo (hàn, tán, ). Vận hành không đúng quy trình khiến cho nhiệt độ của kim loại quá lớn, giới hạn bền của kim loại giảm đi quá thấp, như đóng cáu bề mặt đốt, cạn nước lò, chế độ thuỷ động của lò bị phá huỷ. Giới hạn bền của kim loại giảm đi sinh ra những ứng suất dao động nhiệt. Về mặt cấu tạo cần quy định lò hơi có những khả năng giãn nở nhiệt tự do của tất cả các chi tiết, khả năng xem xét, sửa chữa và làm sạch lò cũng như các phần tử của nó, cả bề mặt ngoài và trong, khả năng bảo vệ kim loại khỏi bị đốt nóng quá mức cho phép. Kích thước của lỗ chui không nhỏ hơn 400 x 450mm ở cửa lò và 400 x 420 mm ở buồng lửa, lò phải có đầy đủ các phương tiện kiểm tra đo lường tối thiểu như áp kế, ống thuỷ, van an toàn, cửa phòng nổ, nắp phòng nổ Về mặt chế tạo thì nguyên vật liệu chọn chủ yếu đối với các chi tiết phải làm việc dưới áp suát cao, chỉ rõ lĩnh vực sử dụng của các loại thép, những quy định về mặt công nghệ chế tạo như: đúc, hàn và các phương pháp kiểm tra mối hàn và những dung sai cho phép. Khi thiết kế lò hơi cần đảm bảo khoảng cách an toàn giữa khu sản xuất với các khu vực phục vụ của công nhân theo quy phạm, ngoài ra còn có những yêu cầu cụ thể về chế độ quản lý vận hành lò hơi. ở nước ta đã có văn bản về quy phạm cấu tạo và vận hành an toàn lò hơi. Việc khám nghiệm kỹ thuật lò hơi bao gồm khám nghiệm bên trong lò, thử áp lực nước và thử độ kín hơi của lò. Bình thường thì việc khám nghiệm bên trong lò được thực hiện là 3 năm một lần, thử áp lực nước thực hiện 6 năm một lần. Trong trường hợp lò mới lắp xong hoặc sau khi di chuyển đến địa điểm mới, hay sau khi đại tu lò ở mức độ hàn vá bao hơi, thay quá 50% ống dẫn, tán lại quá 15 đinh tán đứng liền nhau, hay thay quá 25% tổng số đinh tán.. cũng phải tiến hành thử áp lực lại. Mỗi lò hơi cần phải có lý lịch ghi rõ đặc tính cấu tạo của lò và các kết quả khám nghiệm lò. Lý lịch của lò cần được đăng ký ở cơ quan thanh tra lò hơi. - Trong lò hơi, do có nhiệt độ cao nên biện pháp phòng chống cháy cơ bản là cách nhiệt tốt, cách ly tốt lò và ống khói với các bộ phận cháy được của lò. X.2 An toàn về cháy nổ trong nhà máy. X.2.1 Những vấn đề cơ bản về cháy nổ. Cháy là phản ứng hoá học xảy ra nhanh chóng, phát nhiệt và phát quang. Theo lý thuyết nhiệt thì nguyên nhân và hậu quả của tự bắt cháy là nhiệt. Theo lý thuyết dây chuyền, nhiệt chỉ là hậu quả của quá trình tự bắt cháy đồng thời có đặc tính dây chuyền và đặc tính nhiệt. Để xuất hiện và phát triển quá trình cháy cần có chất cháy, chất oxy hoá và mồi bắt cháy. Thiếu một trong 3 điều kiện đó thì cháy sẽ ngừng. Thời gian ngấm ngầm chuẩn bị của phản ứng cháy kể từ thời điểm khuấy trộn, gia nhiệt hỗn hợp phản ứng đến thời điểm xuất hiện những biểu hiện rõ rệt của phản ứng cháy (bắt cháy) gọi là thời gian cảm ứng. Thời gian cảm ứng có vai trò quan trọng đối với thực tế khi chọn thiết bị chồng nổ, khi phân loại các chất cháy nổ, khi xem xét các vấn đề an toàn cháy nổ. Hỗn hợp và chất oxy hoá chỉ có thể cháy được trong một khoảng nồng độ nhất định, ngoài khoảng đó thì quá trình cháy không xảy ra. Khoảng nồng độ giới hạn đó gọi là giới hạn nổ hay giới hạn lan truyền ngọn lửa. Như vậy giới hạn nồng độ nổ cũng như nhiệt độ tự bắt cháy và thời gian cảm ứng của các chất là những thông số rất quan trọng đặc trưng cho mức độ nguy hiểm về cháy nổ của chúng. Chất cháy có thời gian cảm ứng càng ngắn, khoảng nổ càng rộng và nhiệt độ tự bắt cháy càng thấp thì chất đó càng dễ cháy nổ, nghĩa là nó càng nguy hiểm về cháy nổ. X.2.2 Nguyên nhân gây nên sự cháy nổ. Do sự rò rỉ các chất lỏng và khí có khả năng gây cháy nổ. Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào vị trí và kích thước lỗ rò rỉ. Nếu là lỗ nhỏ và tại những nơi thoáng đãng thì không nguy hiểm bằng những nơi kín và đọng. Khi chất lỏng và chất khí dễ cháy bị rò rỉ thì bay hơi và tích tụ tạo ra những đám mây mù. Do điều kiện và khí hậu nhất định đám mây này sẽ gây ra cháy nổ. Lò hơi sử dụng khí thiên nhiên làm chất đốt thuộc loại sản xuất dễ gây cháy nổ với oxy không khí. Trong khí thiên nhiên ngoài CH4 là thành phần chính còn có một lượng nhỏ các hydrocacbon như: C2H6, C3H8, C4H10Tất cả các cấu tử khí khi cháy tồn tại giới hạn tự cháy đó là giới hạn tự bốc cháy dưới và giới hạn tự bốc cháy trên. Khi khí bị rò rỉ nếu gặp vật nóng, ngọn lửa, tia lửa điện thì sẽ gây nổ toàn phân xưởng. Hơn nữa ở đây nhiệt độ khói lò và hơi quá nhiệt là rất cao. Do đó càng gây thêm mối nguy hiểm khi xảy ra cháy nổ. Nếu xảy ra cháy nổ không những gây cho người sản xuất bị ngộ độc mà còn bị bỏng. Do cán bộ công nhân viên trong đơn vị vi phạm công tác an toàn phòng cháy chữa cháy, sử dụng nguồn nhiệt không đúng quy định. Do các thiết bị điện không đảm bảo an toàn theo đúng quy định như chập mạch, quá tải Do hệ thống chống sét tại các công trình không đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn kỹ thuật, lâu ngày dẫn đến tuột mối nối, đứt, hay do điều kiện trở tiếp đất vượt quá quy định là 10W do vậy khi sét đánh vào các công trình gây cháy nổ. X.2.3 Các biện pháp an toàn nhà máy. Xây dựng và phổ biến các nội quy, quy trình thao tác từng bộ phận, từng phần tử Phổ biến kiến thức nghiệp vụ phòng cháy chữa cháy. Thành lập đội phòng cháy chữa cháy và các đội cứu hộ nghĩa vụ tại phân xưởng, lên phương án luyện tập thường xuyên. Trang bị các phương tiện báo cháy chữa cháy. Trang bị đầy đủ các phương tiện chữa cháy như: bình bọt, bình CO2, thùng chứa cát, hệ thống nước cứu hoả đến từng bộ phận sản xuất Phải xây dựng các hành lang an toàn khi nhà máy gặp sự cố. Mỗi công nhân viên được trang bị bảo hộ lao động và kiến thức về nghĩa vụ công việc tại phân xưởng của mình. Lắp đặt những thiết bị đo nồng độ tại những khu vực thường xuyên có công nhân làm việc và tại những thiết bị chịu áp lực, chịu nhiệt độ ở những nơi có chỉ số nồng độ cháy cao. Khi cần sửa chữa thiết bị, đường ống, các van thì trước hết cần phải thổi bằng hơi nước để đuổi hết các sản phẩm cháy ra ngoài khí quyển rồi mới được tiến hành sửa chữa. Việc xác định nồng độ các chất cháy có thể tiến hành bằng cách phân tích mẫu khí hoặc quy định về thời gian thổi hơi nước đối với từng thiết bị. Các công trình xây dựng ở phân xưởng nồi hơi ( nhà, nền, tường) phải được làm từ các vật liệu không có khả năng cháy nổ. Nhà không có tường bao quanh để tạo ra sự thông thoáng của khu vực sản xuất, đó cũng là biện pháp chống cháy nổ khi có dầu, khí rò rỉ ra ngoài, đồng thời hạ nhiệt độ của khu vực gần lò đốt. Bơm quạt phải được đặt riêng trong một khu vực có tường bảo vệ, vì khi khởi động bơm, quạt có thể xuất hiện tia lửa điện gây nên cháy nổ. Do khí thiên nhiên là chất dễ cháy nổ nên đường ống dẫn khí phải thật kín. Trong sản xuất để đảm bảo an toàn phải có biện pháp kiểm tra sự rò rỉ của khí thiên nhiên ra môi trường khí quyển. Để phát hiện sự rỏ rỉ có thể dùng các dụng cụ phát hiện hoặc phát hiện mùi. Trong thực tế sản xuất, khi vận chuyển khí thiên nhiên bằng đường ống người ta thường pha thêm một lượng rất nhỏ mercaptan vào khí. Merecaptan có đặc điểm là mùi rất thối nên dễ dàng phát hiện được sự rò rỉ của khí thiên nhiên ra môi trường khí quyển. X.2.4 Chữa cháy và phương tiện chữa cháy. Ta có các phương pháp chữa cháy sau: - Làm loãng chất tham gia phản ứng cháy bằng cách đưa vào vùng cháy những chất không tham gia phản ứng cháy như CO2, N2 - ức chế phản ứng cháy bằng cách đưa vào vùng cháy những chất có tham gia phản ứng, nhưng có khả năng biến đổi chiều của phản ứng từ phát nhiệt thành thu nhiệt như: Brommetyl, Brometyl - Ngăn cách không cho oxy thâm nhập vào vùng cháy, như dùng bọt, cát, chăn phủ - Làm lạnh vùng cháy cho đến dưới nhiệt độ bắt cháy của các chất cháy. Phương tiện báo cháy tự động dùng để phát hiện cháy từ đầu và báo ngay về trung tâm nhận tín hiệu có cháy để tổ chức chữa cháy kịp thời. Máy báo cháy tự động được đặt ở các mục tiêu cần bảo vệ và sẽ làm việc khi nhiệt độ của nơi bảo vệ tăng hoặc cường độ ánh sáng thay đổi. Phần XI xây dựng Phân xưởng lò hơi nhà máy nhiệt điện có công suất 30 tấn hơi/giờ được xây dựng bên trong nhà máy nhiệt điện với tổng diện tích là 9900 m2. Số công nhân sửa chữa và vận hành là 48 người. Vị trí xây dựng cách nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất 40 Km về phía Đông. XI.1 Phân tích chọn địa điểm xây dựng nhà máy [XIV-34] * Các yêu cầu chung [XIV - 34] - Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt. - Địa điểm xây dựng phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu và gần nơi tiêu thụ sản phẩm để hạn chế tối đa các chi phí vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm. - Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia, mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các mạng lưới kỹ thuật khác. - Gần nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng, khả năng cung ứng nhân công cho xây dựng nhà máy cũng như vận hành nhà máy sau này. * Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng [XIV - 35] - Khu đất phải có kích thước và hình dáng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như việc mở rộng nhà máy trong tương lai. Khu đất phải cao rào tránh ngập lụt trong mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải và nước mặt dễ dàng. Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là i = 0,5 á 1% để hạn chế tối đa kinh phí cho san lấp mặt bằng. - Khu đất xây dựng không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định. Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 á 2,5 KG/cm2. Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi * Các yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp. - Khu địa điểm xây dựng được chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và phân xưởng. Để tránh khỏi trong quá trình sản xuất thải ra các chất độc hại. + Thoả mãn các yêu cầu về quy phạm, quy định về mặt bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp. + Nên xây dựng nhà máy ở cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải của nhà máy đã được xử lý phải ở hạ lưu và cách bến dùng nước của khu dân cư tối thiểu > 500 m. XI. 2 Phân tích tổng mặt bằng nhà máy. a- Phân tích nguyên tắc thiết kế. Căn cứ theo nguyên tắc phân vùng phụ thuộc vào đặc thù sản xuất của phân xưởng, tổng mặt bằng của phân xưởng lò hơi được chia làm 4 vùng chính: - Vùng trước nhà máy: được bố trí cổng vào, nhà bảo vệ, nhà hành chính hội trường, nhà để xe, nhà sinh hoạt. - Vùng sản xuất: phân xưởng lò hơi, nhà điều khiển trung tâm, kho chứa nguyên liệu. - Vùng các công trình phụ trợ gồm: tháp nước, trạm biến thế, nhà để bơm quạt, ống khói, nhà cứu hoả - Vùng giao thông và kho tàng: Đường giao thông trong nhà máy bố trí rộng 6m nối liền với các phân xưởng khác, đảm bảo lưu thông vận chuyển vật tư, nguyên liệu đốt và phòng chống cháy nổ tốt. * Ưu nhược điểm của nguyên tắc phân vùng: - Ưu điểm: + Dễ dàng quản lý theo ngành, theo các xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất của nhà máy. + Thích hợp với các nhà máy có những xưởng, những công đoạn có các đặc điểm và điều kiện sản xuất khác nhau. + Đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý các bộ phận phát sinh các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như khí độc, bụi, cháy nổ.. + Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông bên trong nhà máy. + Thuận tiện trong quá trình phát triển mở rộng của nhà máy. + Phù hợp với đặc điểm khí hậu xây dựng ở nước ta. - Nhược điểm: + Dây chuyền sản xuất phải kéo dài. + Hệ thống đường ống kỹ thuật và mạng lưới giao thông tăng. + Hệ số xây dựng, hệ số sử dụng thấp. b. Bảng hạng mục các công trình: TT Tên công trình Dài, m Rộng, m Số tầng Số lượng Diện tích, m2 1 Nhà bảo vệ 6 6 1 3 108m2 2 Nhà để xe đạp, xe máy 12 9 1 1 108 3 Nhà để ô tô 18 9 1 1 162 4 Nhà hành chính 24 12 2 1 288 5 Hội trường, nhà ăn, nhà nghỉ 30 12 1 1 360 6 Khu vệ sinh 12 9 1 1 108 7 Nhà điều khiển trung tâm 12 9 1 1 108 8 Khu sản xuất 18 12 1 1 216 9 Trạm biến thế 6 6 1 1 36 10 Nhà đặt bơm, quạt 12 9 1 1 108 11 Nhà sửa chữa cơ khí 12 9 1 1 108 12 Nhà cứu hoả 12 9 1 1 108 13 Khu vực ống khói 6 6 1 1 36 14 Khu vực chứa nước mềm 12 9 1 1 108 15 Khu xử lý nước 9 6 1 1 54 16 Khu xử lý khí trước khi đốt 9 6 1 1 54 c. Phân tích về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Hệ số xây dựng: Hệ số sử dụng: Trong đó: F: Diện tích toàn phân xưởng = 9900 m2 A: Diện tích chiếm đất của nhà máy và công trình = 2070 m2. B: Diện tích kho bãi lộ thiên (nền bê tông) = 405 m2. C: Diện tích chiếm đất của đường giao thông, mặt bằng hệ thống kỹ thuật, hè rãnh thoát nước = 3960 m2. Thay số vào ta có: Vậy Kxd = 25% Ksd = 65% XI.3 Các thông số kỹ thuật trong xây dựng: a. Công trình lò hơi: Nhà có mái che không có tường bao bọc để tránh sự phá huỷ do có thể bị nổ kết cấu nhà. - Móng bằng bê tông cốt thép, có giằng móng. - Nền bê tông, xi măng, cát sỏi. - Cột: chọn bước cột bằng 6m, kích thước cột 400 x 600 mm. - Dầm mái bằng bê tông cốt thép lắp ghép, dốc về hai phía và có nhịp bằng (L = 12m). Mái có 3 lớp là: lớp chịu lực (dùng các panen mái), lớp chống thấm (dùng bê tông thép chống thấm dày 400mm), lớp phủ trên (dùng gạch lá nem). b. Nhà hành chính, hội trường, khu vui chơi giải trí. - Giằng móng bê tông cốt thép. - Nền xi măng cát, sỏi, lát gạch hoa. - Tường gạch 200mm trát vữa xi măng. - Dầm mái bằng bê tông cốt thép, dầm dốc về hai phía, kết cấu bằng fibrôximăng, xà gỗ bằng thép, trần ốp bằng tấm xốp cách nhiệt. c. Nhà bảo vệ, nhà điều khiển trung tâm, nhà để bơm quạt, nhà vệ sinh. - Móng giằng bằng bê tông cốt thép. - Nền bằng vữa xi măng lát gạch hoa. - Tường 200 mm trát vữa xi măng. - Mái đổ bằng bê tông cốt thép dày 9 mm. d. Nhà để xe đạp, ô tô. - Tường gạch 100mm. - Dầm mái bằng bê tông cốt thép, dầm dốc về hai phía, kết cấu bằng fibrôximăng, xà gỗ bằng thép. - Nền bê tông, xi măng, cát sỏi. - Cột bằng bê tông cốt thép, kích thước 300 x 400 mm. e. Nhà kho, nhà sửa chữa - Móng giằng bằng bê tông cốt thép. - Cột phần trên vai cột 300 x 400 mm, phần dưới vai cột 400 x 600 m chọn cột thân có cầu trục nhỏ hơn 30 tấn. - Dầm mái bằng bê tông cốt thép, dầm dốc về hai phía, kết cấu bằng fibroximăng, xà gỗ bằng thép. - Nền bê tông, xi măng, cát sỏi. - Tường 200mm trát vữa xi măng. f. ống khói, khu chuẩn bị nước - Móng giằng bê tông cốt thép. - Toàn bộ được đổ bằng bê tông cốt thép, phần ngoài trát vữa xi măng, bên trong lát gạch chịu lửa, chịu axit h. Giao thông trong phân xưởng. Đường giao thông trong phân xưởng được trải nhựa, có chiều rộng 7m gồm có 2 cổng vào phân xưởng: cổng chính và cổng phụ: Cổng chính được nối liền với đường quốc lộ. Phía sau phân xưởng giáp với phân xưởng tuốc bin và nơi cung cấp nước, nhiên liệu khí thiên nhiên. Đường được bố trí thuận lợi cho việc đi lại và vận chuyển các thiết bị khi lắp đặt cũng như khi sửa chữa. phần XII Tính toán kinh tế Tính toán kinh tế là phần quan trọng trong phương án kỹ thuật. Nó chứng minh cho tính khả thi của phương án và bảo vệ cho đồ án kỹ thuật có thể được thực hiện. * Mục đích ý nghĩa của việc tính toán kinh tế. Sau khi thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của nồi hơi nhà máy nhiệt điện năng suất 30 tấn hơi/giờ. Công việc tiếp theo là phải tính toán hiệu quả kinh tế của phương án lựa chọn. Hiệu quả kinh tế của phương án được biểu hiện bằng chỉ tiêu thời gian thu hồi vốn đầu tư cho phương án thiết kế. * Ta có công thức : Tổng giá thành sản phẩm trong một năm là : A + B + C + D + E + F Trong đó: A: lương công nhân. B: Tổng chi phí nguyên vật liệu trong năm C: Thuế của tổng doanh thu D: Các chi phí khác. E: Khấu hao thiết bị công nghệ. F: Khấu hao nhà cửa. * Tính tổng doanh thu theo hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt là sản phẩm trung gian, sản phẩm cuối cùng của nhà máy là điện năng Hiện nay 1KW giờ điện là 1200 đồng. 1 KWh = 1 (KJ/S) x 3600 (s) = 3600 Kj điện. Vậy 1KJ điện có giá là: đồng/ KJ điện. Do 1KJ hơi nước chiếm 25% so với 1KJ điện theo giá thành hiện hành. Nên giá của 1KJ hơi nước là: đồng/kg hơi nước. Mà entanpi của hơi nước quá nhiệt ở 40 atm và nhiệt độ 4400C là: iqn = 3360 KJ/kg. Vậy giá tiền của 1kg hơi nước là: 0,0833 x 3360 = 279,888, đồng/kg hơi nước. Trong một năm phân xưởng làm việc 365 ngày,. Vậy tổng doanh thu của phân xưởng theo sản lượng hơi sản xuất ra là: 30.000 x 279,888 x 24 x 365 = 73,5546.109, đồng/năm. A. Tính lượng công nhân. 1. Số công nhân vận hành trong phân xưởng: - Theo dõi bao hơi: 1 x 3ca + 1 dữ trữ = 4 người. - Theo dõi hoạt động lò đốt: 2 x 3 ca + 1 dữ trữ = 7 người. - Theo dõi bộ quá nhiệt, hâm nước, sấy không khí: 1 x 3ca + 1 dự trữ = 4 người. - Theo dõi bơm, quạt: 1 x 3 ca + 1 dự trữ = 4 người. - Theo dõi ống khói: 1 x 3 ca + 1 dữ trữ = 4 người. - Sửa chữa các thiết bị cơ khí: 3 người. - Sửa chữa các thiết bị điện: 1 x 3 ca + 1 dữ trữ = 4 người. - Sửa chữa các thiết bị cao áp: 3 người. - Theo dõi dụng cụ đo lường và tự động hoá: 2 x 3 ca + 1 dữ trữ = 7 người. - Bảo vệ: 3 người. - Vệ sinh: 3 người. - Quản đốc phân xưởng: 1 người. - Thống kê phân xưởng: 1 người. Tổng công nhân nhà máy: 48 người. Lương bình quân mỗi người là 2.106 đồng/ tháng. 2. Tổng tiền lương trả cho công nhân trong một năm là: A = 2.106 x 48 x 12 = 1,152.109 đồng/năm. B. Tổng chi phí nguyên liệu sản xuất. 1. Chi phí nước mềm cho lò hơi: Sản lượng hơi nước tiêu thụ trong năm là: 30 x 24 x 365 = 262800 m3/năm Mà giá 1m3 nước mềm là: 2000 đ/m3. Vậy chi phí cho nước mềm hằng năm là: 262800 x 2000 = 0,5256.109 , đồng/năm. 2. Chi phí cho nhiên liệu khí thiên nhiên. Lượng khí thiên nhiên tiêu hao là: 3193,9762: m3/giờ. Khối lượng riêng của khí thiên nhiên là: 0,7652, kg/m3. Giá của thiên liệu khí thiên nhiên là: 2000 đồng/kg ktn. Vậy chi phí cho khí thiên nhiên trong 1 năm là: 3193,9762 x 0,7652 x 2000 x 24 x 365 = 42,8194.109 đồng/năm. 3. Chi phí vận chuyển khí: Khoảng cách từ nhà máy đến nơi cung cấp là: 40 Km. Đơn giá: 120 đồng/tấn. Km = 0,12 đồng/kg.km Vậy số tiền vận chuyển khí trong một năm là: 0,12 x 40 x 3193,9762 x 0,7652 x 24 x 365 = 0,1028.109 đồng/năm. Vậy B = (0,5256 + 42,8194+0,1028).109 = 43,4478.109 đồng/năm C. Thuế của tổng giá thành sản phẩm trong một năm. Tổng giá thành sản phẩm trong một năm là: 73,5546.109đồng/năm. Mà thuế chiếm 10% tổng doanh thu: C = 0,1 x 73,5546.109 = 7,35546.109 đồng/năm D. Các chi phí khác. 1. Chi phí điện năng Tiêu thụ điện năng là: quạt khói, quạt hút không khí, bơm nước, thắp sáng và các tiêu thụ khác: Quạt không khí: 75 KWh. Quạt khói 38 KWh. Bơm nước, thắp sáng và các tiêu thụ khác: 100 KWh. Tổng lượng điện năng tiêu thụ trong phân xưởng là: 75 + 38 + 100 = 213 KWh. Đơn giá: 1 KWh điện là: 1200 đồng/KW Vậy chi phí điện năng hàng năm của phân xưởng là: 213 x 24 x 365 x 1200 = 2,239056.109 đồng/năm. 2. Chi phí quản lý: Chiếm 5% tổng giá thành sản phẩm: 0,05 x 73,5546.109 = 3,67773.109 đồng/năm. 3. Chi phí cho điện thoại, fax, thư tín. Chi phí này khoảng 200.106 đồng/năm. 4. Chi phí theo quỹ lương (các khoản nộp bảo hiểm) chiếm 19% quỹ lương nên: 0,19 x 1,152.109 = 0,2189.109 đồng/năm. Vậy D = 2,23906.109 + 3,67773.109 + 0,2.109+ 0,2189.109 = 6,33569.109 đồng/năm E. Khấu hao thiết bị công nghệ: Khấu hao thiết bị công nghệ chiếm 8% vốn đầu tư cho thiết bị công nghệ. Ta gọi tổng vốn đầu tư cho xây dựng và công nghệ là X thì khấu hao thiết bị công nghệ sẽ là: 0,08 (X- Vốn đầu tư cho xây dựng) (*) * Cách tính vốn đầu tư cho xây dựng: - Tổng mét vuông xây dựng công trình kín là : 2070 m2. Đơn giá của 1m2 công trình kín là: 3,5.106 đồng. Vậy tiền dùng để xây dựng công trình kín là: 2070 x 3,5.106 = 7,245.109 đồng. - Tổng diện tích toàn phân xưởng là: 9900 m2. Vậy diện tích công trình hở là: 9900 - 2070 = 7830 m2. Mà giá 1m2 của công trình hở là: 1,5.106 đồng. Vậy giá thành của công trình hở sẽ là: 7830 x 1,5.106 = 11,7450.109 đồng. Như vậy tổng vốn đầu tư cho xây dựng là: (7,245 + 11,7450).109=18,99.109 đồng. Thay vào biểu thức (*) ta được: 0,08(X-18,99.109)=(0,08X- 1,5192.109) đồng/năm F. Khấu hao xây dựng cơ bản Khấu hao này chiếm 2,5% vốn đầu tư cho xây dựng cơ bản. 0,025 x 18,99.109 = 0,47475.109 đồng/ năm. * Tính tổng vốn đầu tư cho xây dựng và công nghệ từ công thức: Tổng giá thành sản phẩm trong 1 năm = A + B + C + D + E+ F. Thay số liệu vào công thức trên ta được: 73,5546.109 = 1,152.109 + 43,4478.109 + 7,35546.109 + 6,33569.109 + 0,08X- 1,5192.109 + 0,47475.109 hay 73,5546.109 = 57,2465.109+ 0,08X Vậy: đồng. Vậy ta có tổng vốn đầu tư là: 203,85125.109 đồng. Khấu hao thiết bị công nghệ chiếm 8% vốn đầu tư nên: 0,08(203,85125.109- 18,99.109) = 14,7889.109 đồng/năm * Tính thời gian thu hồi vốn: Tổng doanh thu của nhà máy theo hơi quá nhiệt là: 73,5546.109 đồng/năm Lợi nhuận bình quân hàng năm lấy bằng 8% tổng giá thành sản phẩm trong 1 năm: 0,08 x 73,5546.109 = 5,8844.109đồng/năm. - Thời gian thu hồi vốn tính theo công thức: , năm Trong đó: Vđt: Tổng vốn đầu tư G: Lợi nhuận bình quân mỗi năm. KH: tổng khấu hao Mà KH = KHCN + KHXD. Với KHCN- khấu hao công nghệ. KHXD- Khấu hao xây dựng. Vậy thời gian thu hồi vốn sẽ là: Thời gian thu hồi vốn là 9,6 năm * Quyết toán kinh tế. Phân xưởng có thời gian thu hồi nhanh. Có hiệu quả kinh tế. Do đó ta có thể xây dựng phân xưởng này. Kết luận Trải qua một thời gian nghiên cứu, tham khảo tài liệu để tính toán, thiết kế, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, còn có sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: PGS Nguyễn Thế Dân và các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ Hữu cơ - Hoá Dầu, đến nay đồ án của em đã hoàn thành. Qua quá trình làm bản đồ án, em đã thu nhận được những ý chính sau: - Cấu tạo và nguyên lý, các công thức liên quan đến đặc tính lò hơi. - Nguồn gốc thành phần, tính chất khí thiên nhiên. - Sơ lược các phương pháp xử lý khí trước khi đưa vào đốt. - Cấu tạo và nguyên lý làm việc của vòi phun khí thiên nhiên. - Ưu điểm của đốt khí trong lò đốt so với đốt dầu và đốt than. - Tính toán cân bằng vật chất của lò đốt, cân bằng nhiệt lượng, lượng khí thiên nhiên tiêu hao, thể tích buồng lửa, bề mặt bức xạ của dàn ống, số vòi phun khí thiên nhiên và hiệu suất của lò hơi. - Đã tiến hành nghiên cứu đo lường và tự động hoá, an toàn phòng chống cháy nổ. - Tính toán thiết kế mặt bằng phân xưởng lò hơi nhà máy nhiệt điện. - Tính toán tính khả thi của lò hơi về mặt kinh tế. Lần đầu tiên được giao nhiệm vụ “Thiết kế lò đốt khí thiên nhiên năng suất 30 tấn hơi/ giờ” với việc áp dụng những kiến thức đã học và tính toán thiết kế, việc tra cứu còn gặp nhiều khó khăn, hơn nữa việc tính toán thủ công và thời gian hạn chế nên chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Thế Dân cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ Hữu Cơ - Hoá Dầu đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ được giao. Hà Nội, ngày tháng năm 2002 Sinh viên Tài liệu tham khảo 1. Thiết bị lò hơi Tập I Trương Duy Nghĩa - Nguyễn Sĩ Mão Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - 1974 2. Thiết bị lò hơi Tập 2 Trương Duy Nghĩa - Nguyễn Sĩ Mão Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - 1975. 3. Công nghệ lò hơi và mạng nhiệt Phạm Lê Dần - Nguyễn Công Huân Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - 1999 4. Hoá học dầu mỏ PGS. TS Đinh Thị Ngọ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - xuất bản 1999 5. Chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Hiền Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - xuất bản 2000 6. Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ Hoá học Tập 1. Đỗ Văn Đài - Nguyễn Bin - Phạm Xuân Toản - Đỗ Ngọc Cử Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - xuất bản 1999 7. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ Hoá chất Tập 1. Tập thể các tác giả Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - 1992 8. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ Hoá chất Tập 2. Tập thể các tác giả Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - 1999 9. Cơ sở Tự động hoá Tập 1. TS. Nguyễn Văn Hòa Nhà xuất bản giáo dục - 2000 10. Tự động hoá các quá trình sản xuất. ĐHBK Hà Nội - ĐHBK Thành phố Hồ Chí Minh - xuất bản 1991 11. Tạp chí Dầu khí Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam. Số 1 - 2002 12. Tạp chí năng lượng 1997 Tổng Công ty Điện Việt nam 13. Công nghệ chế biến Dầu mỏ TS. Lê Văn Hiếu Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - 2000 14. Cơ sở xây dựng Nhà công nghiệp PGS. Ngô Bình Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội xuất bản 1997 15. Cơ sở lý thuyết Tự động điều chỉnh Đại học Hàng Hải Hải Phòng. Xuất bản 1992 16. Hoá học dầu mỏ và khí Trần Mạnh Trí Khoa Đại học tại chức ĐHBK Hà Nội xuất bản 1976 17. ΤЕПАОТЕХНИИСКЙИ СПРАВОчНИК, МОСКВА - 1965 Mục lục