- Lò hơi hay nồi hơi (Boiler) hoạt động trên nguyên tắc chuyển hóa năng lượng: nhiên liệu được đốt cháy để đun nóng nước, tạo ra hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao. Hơi nước này sau đó được dẫn xuất để phục vụ các quá trình sản xuất.
- Nhờ được thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt và vật liệu và thiết bị chuyên dụng, các loại lò hơi công nghiệp có thể sinh hơi với lưu lượng (tấn hơi/giờ) và áp suất (barg) cao hơn các loại lò hơi dân dụng khác.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động lò hơi công nghiệp
Cấu tạo lò hơi
Lò hơi công nghiệp được thiết kế với nhiều bộ phận phối hợp chặt chẽ nhằm tối ưu hóa quá trình sinh hơi và đảm bảo hiệu suất cao nhất. Dưới đây là các thành phần chính của một lò hơi công nghiệp tiêu chuẩn:
Buồng đốt (Furnace):
- Là nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu (biomass, than, dầu hoặc khí) để tạo nhiệt.
- Buồng đốt có thể được thiết kế dạng ghi tĩnh, ghi xích, ghi bậc thang hoặc tầng sôi tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng.
- Trang bị vật liệu chịu nhiệt cao để đảm bảo độ bền và hiệu suất đốt cháy tối ưu.
Hệ thống ống trao đổi nhiệt (Heat Exchanger System):
- Bao gồm các ống dẫn nước (trong lò hơi ống nước) hoặc ống dẫn khói (trong lò hơi ống lửa) giúp trao đổi nhiệt hiệu quả.
- Ống trao đổi nhiệt được chế tạo từ thép chịu áp lực cao, giúp truyền nhiệt nhanh và tối ưu hóa quá trình sinh hơi.
Ba lông hơi (Steam Drum):
- Chứa nước nóng và hơi nước, giúp tách hơi nước bão hòa trước khi đưa vào hệ thống sử dụng.
- Được trang bị van an toàn, cảm biến áp suất để kiểm soát mức nước và hơi trong hệ thống.
Hệ thống cấp nhiên liệu (Fuel Feeding System):
- Đối với lò hơi biomass: sử dụng băng tải, vít tải hoặc khí nén để đưa nhiên liệu vào buồng đốt.
- Đối với lò hơi đốt dầu/gas: sử dụng béc phun nhiên liệu với hệ thống điều áp.
Bộ hâm nước (Economizer):
- Tận dụng nhiệt từ khí thải để làm nóng nước cấp trước khi vào lò hơi, giúp giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng hiệu suất lò.
Bộ sấy không khí (Air Preheater):
- Làm nóng không khí cấp vào buồng đốt bằng nhiệt lượng dư thừa, giúp tăng hiệu suất cháy và giảm mức tiêu hao nhiên liệu.
Hệ thống quạt gió và quạt hút (Fans and Blowers):
- Quạt cấp gió: Cung cấp không khí cho quá trình cháy trong buồng đốt.
- Quạt hút khói: Dẫn khói thải ra khỏi hệ thống, giúp duy trì áp suất âm trong buồng đốt để tăng hiệu suất đốt cháy.
Hệ thống xử lý khí thải (Flue Gas Treatment System):
- Bao gồm các thiết bị lọc bụi như cyclone, lọc túi vải, ESP (lọc tĩnh điện), tháp khử bụi ướt để giảm phát thải bụi và khí độc hại.
- Đảm bảo khí thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn QCVN về khí thải công nghiệp.
Hệ thống điều khiển tự động (Control System):
- Tích hợp PLC/SCADA giúp giám sát và điều chỉnh quá trình vận hành lò hơi một cách chính xác.
- Hỗ trợ tự động hóa cấp nhiên liệu, kiểm soát mức nước, áp suất và nhiệt độ hơi nước.
Hệ thống van (Valve System):
- Gồm van an toàn, van xả hơi, van điều áp và van một chiều để kiểm soát luồng hơi và nước trong hệ thống.
- Đảm bảo vận hành ổn định, tránh quá áp và bảo vệ thiết bị.
Hệ thống xử lý nước cấp (Water Treatment System):
- Bao gồm bộ lọc cơ học, hệ thống làm mềm nước và khử khí để loại bỏ tạp chất trước khi nước vào lò.
- Ngăn chặn đóng cặn và ăn mòn đường ống, tăng tuổi thọ thiết bị.
Nguyên lý hoạt động của lò hơi công nghiệp
Lò hơi công nghiệp vận hành theo quy trình khép kín:
Cấp nhiên liệu: Tùy vào thiết kế, lò hơi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau như dầu (dạng lỏng), gas (dạng khí), than đá, củi, gỗ và biomass (dạng rắn). Nhiên liệu được cung cấp vào buồng đốt thông qua hệ thống cấp liệu tự động, đảm bảo quá trình đốt cháy diễn ra ổn định và hiệu quả.
Đốt cháy nhiên liệu: Không khí được cấp vào buồng đốt nhờ quạt gió, giúp nhiên liệu cháy triệt để và sinh nhiệt.
Trao đổi nhiệt: Khói nóng sinh ra từ quá trình cháy đi qua hệ thống ống dẫn nước, truyền nhiệt làm nước sôi và tạo hơi. Hệ thống trao đổi nhiệt bao gồm các dàn ống chịu áp lực cao, có nhiệm vụ vận chuyển hỗn hợp nước sôi và hơi từ buồng đốt lên trên.
Tuần hoàn hơi nước:
- Về cấu tạo, lò hơi công nghiệp thường bao gồm một trống hơi ở phía trên và một trống nước ở phía dưới.
- Hỗn hợp hơi nước và nước sôi luân chuyển lên xuống giữa các trống có thể diễn ra theo hai phương pháp:
- Tuần hoàn tự nhiên: Dựa vào sự chênh lệch mật độ giữa nước nóng và nước lạnh.
- Tuần hoàn cưỡng bức: Sử dụng bơm tuần hoàn để đẩy nước qua hệ thống.
- Phần dàn ống nằm ngoài vách lò sẽ đảm bảo nước đã được tách hơi quay trở lại trống nước, giúp duy trì lượng nước trong hệ thống.
Tách hơi nước và quá nhiệt:
- Tại trống hơi, nước sôi và hơi được tách thành hai phần riêng biệt.
- Hơi bão hòa sau đó được đưa qua bộ quá nhiệt, nơi nó hấp thụ thêm nhiệt từ khói lò và trở thành hơi quá nhiệt.
- Hơi quá nhiệt có nhiệt độ và áp suất cao, thường được sử dụng trong động cơ hơi nước, tua-bin hơi hoặc các hệ thống máy móc công nghiệp yêu cầu hơi có nhiệt độ cao.
Xử lý khí thải: Khí thải sau buồng đốt đi qua hệ thống lọc bụi (cyclone, lọc túi vải, thiết bị lọc tĩnh điện ESP, tháp khử bụi ướt) và được quạt hút đẩy ra môi trường, đảm bảo khí thải đạt tiêu chuẩn QCVN
