Thứ tư, 21/02/2024 | 16:38 GMT+7

Gợi ý cách lựa chọn và sử dụng nồi hơi công nghiệp tiết kiệm điện

24/03/2023

Có nhiều biện pháp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng trong hệ thống nồi hơi liên quan đến quá trình đốt cháy, truyền nhiệt, các tổn thất có thể tránh khỏi, tiêu thụ điện phụ trợ cao, chất lượng nước và xả đáy. Những giải pháp dưới đây có thể giúp bạn sử dụng năng lượng nồi hơi tiết kiệm hiệu quả.

Nồi hơi công nghiệp là thiết bị với nhiệm vụ chính là đun sôi nước để tạo thành hơi nước, mang theo nhiệt nhằm phục vụ cho nhu cầu sử dụng nhiệt trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như dệt nhuộm, đường, nước giải khát, chế biến thực phẩm… Nồi hơi công nghiệp sử dụng các nhiên liệu như than, củi, trấu, giấy vụn… Quạt hút, quạt thổi và băng tải cấp liệu là các thiết bị tiêu thụ điện năng chính của nồi hơi công nghiệp.
Nồi hơi công nghiệp dùng để phục vụ cho các ngành công nghiệp như dệt nhuộm, đường, nước giải khát, chế biến thực phẩm…
Lựa chọn nồi hơi công nghiệp
Hiện nay, có các loại lò hơi công nghiệp phổ biến sau:
Phân loại Đặc điểm Ưu điểm
Lò hơi ống lửa
Với loại lò hơi này, khí nóng đi qua các ống và nước cấp cho lò hơi ở phía trên sẽ được chuyển thành hơi.
Lò hơi này có thể sử dụng với dầu, ga hoặc các nhiên liệu lỏng.
Lò hơi ống lửa thường được sử dụng với công suất hơi tương đối thấp cho đến áp suất hơi trung bình. Do đó, sử dụng lò hơi dạng này là ưu thế với tỷ lệ hơi lên tới 12.000 kg/giờ và áp suất lên tới 18 kg/cm2
Lò hơi ống nước
Nước cấp qua các ống đi vào tang lò hơi, được đun nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên tang lò hơi.
Thông gió cưỡng bức, cảm ứng, và cân bằng giúp nâng cao hiệu suất cháy.
Yêu cầu chất lượng nước cao và cần phải có hệ thống xử lý nước.
Lò hơi dạng này được lựa chọn khi nhu cầu hơi cao đối với nhà máy phát điện.

Phù hợp với công suất nhiệt cao.
Lò hơi trọn bộ
Lò hơi trọn bộ thường có dạng vỏ sò với các ống lửa được thiết kế để đạt được tốc độ truyền nhiệt bức xạ và đối lưu cao nhất.
Khi được lắp đặt tại nhà máy, hệ thống này chỉ cần hơi, ống nước, cung cấp nhiên liệu và nối điện để có thể đi vào hoạt động. 
Buồng đốt nhỏ, tốc độ truyền nhiệt cao dẫn đến quá trình hoá hơi nhanh hơn. Quá trình truyền nhiệt do đối lưu tốt hơn.
Hiệu suất cháy cao do sử dụng hệ thống thông gió cưỡng bức.
Hiệu suất nhiệt cao hơn so với các loại lò hơi khác.
Lò hơi  buồng lửa tầng sôi (FBC)
Không khí hoặc ga được phân bố đều, đi qua lớp hạt rắn minh. Khi vận tốc không khí tăng dần, dẫn đến trạng thái các hạt đơn bị treo lơ lửng trong không khí này gọi là “tầng sôi”.
Khi vận tốc không khí tăng thêm tạo ra bong bóng, chuyển động mạnh, pha trộn nhanh, tạo bề mặt nhiên liệu đặc.
Nhiên liệu đốt gồm than, vỏ trấu, bã
mía và các chất thải nông nghiệp khác. Lò có các mức công suất khác nhau từ 0,5 - 100 T/h.
Gồm có: Lò hơi buồng lửa tầng sôi
không khí (AFBC); Lò hơi buồng lửa tầng sôi điều áp (PFBC); Lò hơi buồng lửa tầng sôi tuần hoàn khí (CFBC).
Là lựa chọn khả thi và có nhiều ưu điểm so với hệ thống đốt truyền thống: thiết kế lò hơi gọn nhẹ, nhiên liệu linh hoạt, hiệu suất cháy cao hơn và giảm thải các chất gây ô nhiễm độc hại như SOx và NOx.
Quá trình đốt cháy tầng sôi (FBC) diễn ra ở mức nhiệt độ 840oC đến 950oC. Nhiệt độ này thấp hơn nhiệt độ tan chảy của xỉ nhiều nên tránh được vấn đề xỉ nóng chảy và các vấn đề liên quan.
Lò hơi đốt ghi
Buồng lửa được chia tuỳ theo phương pháp cấp nhiên liệu cho lò và kiểu ghi lò, gồm buồng lửa ghi cố định và buồng lửa ghi xích hoặc ghi di động.
Buồng lửa ghi cố định: sử dụng kết hợp cháy trên ghi lò và cháy trong khi rơi. Than được đưa liên tục vào lò trên lớp than đang cháy, nhận nhiệt và tiến hành các giai đoạn của quá trình cháy.
Buồng lửa ghi xích hoặc ghi di động: Than được cấp vào phần cuối của ghi lò đang chuyển động. Khi ghi chuyển động dọc theo chiều dài buồng lửa, than cháy còn xỉ rơi xuống dưới. Thiết bị chắn than dùng để điều chỉnh tỷ lệ than cấp vào lò thông qua kiểm soát độ dày lớp than.
Phương pháp đốt này rất linh hoạt với những dao động mức tải, vì việc đốt cháy tạo ra tức thời khi tốc độ cháy tăng.
Buồng lửa ghi cố định được ưa chuộng hơn những loại buồng lửa khác trong ứng dụng công nghiệp.
Lò hơi sử
dụng nhiên
liệu phun
Hầu hết các nhà máy nhiệt điện (than) sử dụng lò hơi dùng nhiên liệu phun, và nhiều lò hơi ống nước công nghiệp cũng sử dụng loại nhiên liệu phun này.
Than nghiền được phun cùng với một phần khí đốt vào dây chuyền lò hơi thông qua một số vòi đốt. Có thể bổ sung khí cấp 2 và 3. Quá trình cháy diễn ra ở nhiệt độ từ 1300 - 1700oC, phụ thuộc nhiều vào loại than.
Khả năng cháy với các loại than chất lượng khác nhau.
Phản ứng nhanh với các thay đổi mức tải.
Sử dụng nhiệt độ khí đun nóng sơ bộ cao,...
Lò hơi sử
dụng nhiệt
thải
Lò hơi loại này được sử dụng rộng rãi với nhiệt thu hồi từ khí thải của tua bin chạy bằng gas hoặc động cơ diezen.
Khi nhu cầu hơi cao hơn lượng hơi tạo ra từ nhiệt thải, có thể sử dụng lò đốt nhiên liệu phụ trợ.
Nếu không cần sử dụng hơi trực tiếp có thể sử dụng hơi cho máy phát tua bin chạy bằng hơi để phát điện.
Bất cứ nơi nào có sẵn nhiệt thải ở nhiệt độ cao hoặc trung bình đều có thể lắp đặt lò hơi sử dụng nhiệt thải một cách kinh tế.
Thiết bị gia
nhiệt
Thiết bị gia nhiệt được ứng dụng rộng rãi để gia nhiệt quy trình gián tiếp. Sử dụng dầu mỏ - nhiên liệu lỏng cơ bản làm trung gian truyền nhiệt, những bộ sấy này cung cấp nhiệt độ có thể duy trì liên tục cho thiết bị sử dụng.
Hệ thống cháy bao gồm ghi cố định
với các thiết bị thông khí cơ học. Vận hành hệ thống không điều áp
ngay cả khi nhiệt độ ở mức 250oC so với hệ thống hơi tương tự có áp suất 40 kg/cm2.
Vận hành theo chu trình khép kín với tổn thất tối thiểu so với lò hơi sử dụng hơi.
Thiết lập kiểm soát tự động, giúp vận hành linh hoạt.
Hiệu suất nhiệt tốt vì thiết bị này không bị tổn thất do xả đáy, thải nước ngưng, và hơi giãn áp.
Kết hợp với các thiết bị thu hồi nhiệt trong khí lò sẽ tăng hiệu suất nhiệt.
Chọn mua những sản phẩm nồi hơi chính hãng và chất lượng từ những thương hiệu, cơ sở cung cấp có uy tín trên thị trường;
Cần xác định được mức công suất cần thiết của nồi hơi cũng như nhu cầu sử dụng để đưa ra lựa chọn phù hợp; Chọn mua nồi hơi công nghiệp có hiệu suất năng lượng cao để tiết kiệm chi phí nhiên liệu.
Sử dụng năng lượng hiệu quả trong nồi hơi công nghiệp
- Tổn thất năng lượng và các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trong lò hơi có thể liên quan đến quá trình đốt cháy, truyền nhiệt, các tổn thất có thể tránh khỏi, tiêu thụ điện phụ trợ cao, chất lượng nước và xả đáy. Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trong  hệ thống lò hơi liên quan đến:
- Kiểm soát nhiệt độ khói lò: Nhiệt độ khí lò nên càng thấp càng tốt, tuy nhiên, không nên thấp tới mức hơi nước ở ống xả ngưng tụ ở thành ống. Nhiệt độ khí lò cao hơn mức 200oC cho thấy tiềm năng thu hồi nhiệt thải. Nhiệt độ cao như vậy cũng cho thấy có cặn bám trong thiết bị truyền/thu hồi nhiệt, vì vậy cần tiến hành xả đáy sớm để làm sạch nước/hơi.
- Đun sơ bộ nước cấp sử dụng bộ tiết kiệm: Thông thường, khí thải của lò hơi dạng vỏ sò 3 bậc có nhiệt độ khoảng 200 - 300oC. Do đó, có tiềm năng thu hồi nhiệt từ khí lò. Nhiệt độ khí lò thải từ lò hơi thường được duy trì ở mức tối thiểu 200oC, để lưu huỳnh oxit trong khí lò không bị ngưng tụ và gây ra ăn mòn ở bề mặt truyền nhiệt. Khi sử dụng năng lượng sạch như khí tự nhiên, LPG hoặc dầu, lợi ích kinh tế từ thu hồi nhiệt sẽ cao hơn vì nhiệt độ khí lò có thể được duy trì ở mức dưới 200oC.
- Sấy sơ bộ khí đốt: Sấy nóng sơ bộ không khí cấp lò là lựa chọn thay thế cho đun nóng sơ bộ nước. Để tăng hiệu suất nhiệt lên 1%, cần tăng nhiệt độ khí cháy lên 20oC. Các lò đốt hiện đại có thể chịu được nhiệt độ sấy khí sơ bộ cao, vì vậy nên sử dụng thiết bị này như là bộ trao đổi nhiệt ở khí thải. 
- Giảm thiểu quá trình đốt cháy không hoàn tất. Quá trình cháy không hoàn tất có thể do thiếu không khí hoặc thừa nhiên liệu hoặc việc phân bổ nhiên liệu không hợp lý. 
- Kiểm soát khí dư: Sử dụng thiết bị phân tích Oxy cầm tay và đồng hồ đo lưu lượng khí để ghi các thông số định kỳ giúp hướng dẫn người vận hành điều chỉnh lưu lượng khí nhằm đạt được vận hành tối ưu. Có thể giảm khí dư lên tới 20%.
- Tránh tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu: Bề mặt bên ngoài của lò hơi dạng vỏ sò nóng hơn xung quanh, do đó sẽ bị tổn thất nhiệt ra xung quanh. Tổn thất nhiệt ở lò hơi dạng vỏ sò thường là tổn thất năng lượng cố định, không phụ thuộc vào đầu ra của lò hơi. Các lò hơi thiết kế hiện đại, mức tổn thất này có thể chỉ là 1,5% tổng năng suất toả nhiệt ở mức cao nhất, nhưng sẽ tăng lên khoảng 6%, nếu lò hơi chỉ vận hành ở mức 25% đầu ra. Sửa chữa hoặc tăng cường bảo ôn sẽ giúp giảm tổn thất nhiệt qua thành và ống lò hơi.
- Kiểm soát xả đáy tự động: Xả đáy liên tục không được kiểm soát sẽ rất lãng phí. Vì vậy nên lắp đặt thiết bị kiểm soát xả đáy tự động, tương ứng với độ dẫn của nước lò hơi và pH. Mỗi 10% xả đáy ở lò hơi 15 kg/cm2  sẽ dẫn đến tổn thất hiệu suất là 3%.
- Giảm tổn thất do cặn và muội: Ở lò hơi đốt than và dầu, muội bám vào ống, là yếu tố cách nhiệt, cản trở trao đổi nhiệt. Cần loại bỏ muội một cách thường xuyên. Nhiệt độ khói lò tăng có thể là do muội bám nhiều quá. Ước tính, nhiệt độ khí lò cứ tăng 22oC sẽ gây ra tổn thất nhiệt ước tính khoảng 1%.
- Giảm áp suất hơi của lò hơi: Đây là một cách hiệu quả giúp giảm tiêu thụ nhiện liệu, nếu có thể, xuống khoảng từ 1 đến 2%. Áp suất hơi thấp hơn sẽ giảm nhiệt độ hơi bão hoà và không thu hồi nhiệt khói lò, nhiệt độ của khói lò cũng giảm xuống ở mức tương tự. Nên giảm áp suất theo từng giai đoạn, và không nên giảm nhiều hơn 20%.
- Sử dụng thiết bị kiểm soát tốc độ vô cấp cho quạt, bơm và quạt đẩy: Thiết bị kiểm soát tốc độ vô cấp là một cách hiệu quả giúp tiết kiệm năng lượng. Nhìn chung, kiểm soát khí bị ảnh hưởng bởi các van điều tiết của quạt hút cưỡng bức. Mặc dù những van điều tiết là cách kiểm soát rất đơn giản, nhưng chúng thiếu chính xác, có các đặc tính kiểm soát kém chỉ tại điểm đầu và điểm cuối của khoảng vận hành.
- Kiểm soát mức tải của lò hơi: Hiệu suất tối đa của lò hơi không đạt được ở mức đầy tải, mà là ở mức 2/3 đầy tải. Nếu tải lò hơi giảm xuống nữa, hiệu suất cũng có xu hướng giảm.
- Lập lịch trình hoạt động của lò hơi chuẩn: Vì lò hơi đạt hiệu suất tối ưu khi hoạt động ở mức 65 - 85% đầy tải, nhìn chung, vận hành ít lò hơi ở mức tải cao hơn sẽ hiệu quả hơn là vận hành nhiều lò hơi ở mức tải thấp.
- Thay lò hơi: Cũ và không hiệu quả; Không thể sử dụng nhiên liệu thay thế rẻ tiền hơn; Kích cỡ quá to hoặc quá nhỏ so với các yêu cầu hiện tại; Được thiết kế không phù hợp với các điều kiện tải lý tưởng.
Khánh An