Lò hơi (hay còn gọi là nồi hơi – Boiler) phổ biến

Mở bài

Lò hơi (hay còn gọi là nồi hơi – Boiler) là một thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay. Với chức năng tạo ra hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao, lò hơi được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất điện, chế biến thực phẩm, dệt may, hóa chất, luyện kim, sản xuất giấy, và nhiều lĩnh vực khác. Việc sử dụng lò hơi giúp cung cấp nguồn năng lượng nhiệt cần thiết cho các quy trình sản xuất, giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành, giảm thiểu chi phí và tiết kiệm năng lượng.

Cấu tạo của lò hơi bao gồm nhiều bộ phận quan trọng, mỗi thành phần đều có chức năng riêng và góp phần vào hoạt động chung của hệ thống. Các bộ phận chính bao gồm:

1. Buồng đốt (Furnace): Nơi nhiên liệu được đốt cháy để sinh nhiệt. Buồng đốt có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá, dầu, khí gas, sinh khối hoặc điện.

2. Hệ thống ống trao đổi nhiệt: Gồm các ống nước hoặc ống lửa, nơi diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và nước để tạo ra hơi.

3. Bộ quá nhiệt (Superheater): Giúp gia tăng nhiệt độ hơi nước vượt mức bão hòa, làm cho hơi trở nên khô hơn và hiệu suất cao hơn.

4. Bộ hâm nước (Economizer): Tận dụng nhiệt lượng từ khói thải để làm nóng nước trước khi đưa vào lò, giúp tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao hiệu suất.

5. Bộ sấy không khí (Air Preheater): Làm nóng không khí trước khi cấp vào buồng đốt, tăng hiệu quả đốt cháy nhiên liệu.

6. Hệ thống
   

   cấp nước: Cung cấp nước sạch vào lò hơi, đảm bảo nguồn nước không chứa tạp chất gây cáu cặn, bảo vệ tuổi thọ lò hơi.

7. Hệ thống van an toàn và xả áp: Đảm bảo lò hơi hoạt động trong mức áp suất an toàn, tránh nguy cơ nổ.

8. Hệ thống xử lý khí thải: Bao gồm ống khói và bộ lọc bụi, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò hơi không chỉ giúp nâng cao hiệu suất vận hành mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào chi tiết từng bộ phận của lò hơi, nguyên lý hoạt động, các loại lò hơi phổ biến, cũng như những tiêu chuẩn an toàn quan trọng cần tuân thủ.

Cấu tạo chi tiết của lò hơi và chức năng các thành phần chính

Lò hơi là một hệ thống phức tạp gồm nhiều bộ phận quan trọng, mỗi thành phần có chức năng riêng nhưng đều hoạt động đồng bộ để tạo ra hơi nước có nhiệt độ và áp suất cao. Dưới đây là các thành phần chính của lò hơi, kèm theo chức năng và công dụng của từng bộ phận.

Cấu tạo chi tiết lò hơi

1. Buồng đốt (Furnace)

Buồng đốt là nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu (than, dầu, khí gas, sinh khối hoặc điện) để sinh nhiệt, làm nóng nước và tạo ra hơi nước.

Cấu tạo của buồng đốt gồm:

• Hệ thống cấp nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt, có thể là băng tải (với than), béc phun (với dầu hoặc khí), hoặc điện trở (với lò hơi điện).
• Bộ phận đốt cháy: Gồm ghi lò (grate) đối với nhiên liệu rắn, hoặc đầu đốt (burner) đối với nhiên liệu lỏng và khí.
• Vách chịu nhiệt: Lót vật liệu cách nhiệt và chịu nhiệt để hạn chế thất thoát nhiệt.

Buồng đốt có công dụng cung cấp nhiệt lượng chính cho lò hơi, quyết định hiệu suất đốt cháy và khả năng tạo hơi nước.

2. Hệ thống ống trao đổi nhiệt

Hệ thống ống trao đổi nhiệt

Hệ thống này là nơi diễn ra quá trình truyền nhiệt từ khí nóng sang nước để tạo hơi. Tùy theo thiết kế, hệ thống trao đổi nhiệt có thể thuộc một trong hai loại sau:

Lò hơi ống nước (Water Tube Boiler)

Hệ thống này cho phép nước lưu thông bên trong ống, khí nóng bao quanh bên ngoài. Nhiệt truyền từ khí nóng vào nước trong ống, làm nước bốc hơi.

Cấu tạo của lò hơi ống nước gồm:

• Ống nước: Các ống nhỏ chịu áp lực cao, được bố trí thành bó ống để tăng diện tích tiếp xúc với khí nóng.
• Bao hơi (Steam Drum): Là bộ phận chứa nước và hơi, giúp tách hơi ra khỏi nước.
• Ống xuống (Downcomer): Dẫn nước từ bao hơi xuống dưới để tiếp tục chu trình đun nóng.

Lò hơi ống nước thường dùng trong các hệ thống công suất lớn và áp suất cao như trong nhà máy điện và các ngành công nghiệp nặng.

Lò hơi ống lửa (Fire Tube Boiler)

Ở loại lò hơi này, khí nóng đi bên trong ống, nước bao quanh bên ngoài. Nhiệt truyền từ khí nóng qua thành ống vào nước, làm nước bay hơi.

Cấu tạo của lò hơi ống lửa gồm:

• Ống lửa: Chứa khí nóng di chuyển qua lò hơi.
• Thùng nước: Chứa nước xung quanh ống lửa để hấp thụ nhiệt.

Lò hơi ống lửa phù hợp cho các hệ thống nhỏ hơn, có áp suất thấp hơn so với lò hơi ống nước.

3. Bộ quá nhiệt (Superheater)

Bộ quá nhiệt có chức năng làm tăng nhiệt độ của hơi nước lên mức cao hơn nhiệt độ bão hòa, tạo ra hơi quá nhiệt (superheated steam), giúp nâng cao hiệu suất truyền nhiệt.

Bộ phận này gồm các ống xoắn hoặc ống thẳng đặt trong vùng có nhiệt độ cao nhất của lò.

Công dụng của bộ quá nhiệt là:

• Dùng trong tua-bin hơi để tạo ra điện.
• Giúp hơi nước khô hơn, tránh tình trạng đọng nước trong đường ống và thiết bị.

4. Bộ hâm nước (Economizer)

Bộ hâm nước có nhiệm vụ làm nóng nước cấp trước khi vào lò hơi bằng cách tận dụng nhiệt thải từ khí thải.

Cấu tạo của bộ hâm nước gồm nhiều ống dẫn nước đặt trong dòng khí thải nóng trước khi ra khỏi lò.

Công dụng của bộ hâm nước là:

• Giảm tiêu hao nhiên liệu.
• Tăng hiệu suất của lò hơi.

5. Bộ sấy không khí (Air Preheater)

Bộ sấy không khí làm nóng không khí trước khi cấp vào buồng đốt để cải thiện hiệu quả đốt cháy nhiên liệu.

Bộ phận này gồm các ống trao đổi nhiệt giữa khí thải nóng và không khí cấp vào buồng đốt.

Công dụng của bộ sấy không khí là:

• Cải thiện hiệu suất đốt nhiên liệu.
• Giảm tiêu hao nhiên liệu.

6. Hệ thống cấp nước và xử lý nước

Hệ thống này có nhiệm vụ cung cấp nước sạch vào lò hơi và loại bỏ các tạp chất để tránh cáu cặn.

Cấu tạo của hệ thống cấp nước gồm:

• Bơm nước cấp: Đẩy nước vào lò với áp suất cao.
• Hệ thống xử lý nước: Bao gồm các bộ lọc và hệ thống trao đổi ion để loại bỏ các khoáng chất có hại.

Công dụng của hệ thống cấp nước và xử lý nước là:

• Đảm bảo nguồn nước tinh khiết để tránh cáu cặn.
• Kéo dài tuổi thọ của lò hơi.

7. Hệ thống xả và van an toàn

Hệ thống xã và van an toàn

Hệ thống này có chức năng giải phóng áp suất khi vượt quá giới hạn an toàn, bảo vệ lò hơi khỏi nguy cơ nổ.

Cấu tạo gồm:

• Van an toàn: Tự động xả hơi khi áp suất quá mức cho phép.
• Van xả đáy: Loại bỏ cặn bẩn tích tụ trong lò.

Công dụng của hệ thống xả và van an toàn là:

• Đảm bảo lò hơi hoạt động trong điều kiện an toàn.
• Giảm nguy cơ sự cố và hỏng hóc.

8. Hệ thống xử lý khí thải và ống khói

Hệ thống này giúp loại bỏ bụi và khí độc hại trước khi thải ra môi trường.

Cấu tạo gồm:

• Ống khói: Dẫn khí thải ra ngoài.
• Bộ lọc bụi: Loại bỏ các hạt bụi trước khi khí thải ra môi trường.
• Hệ thống xử lý khí thải: Có thể bao gồm bộ hấp thụ SO2, NOx để giảm ô nhiễm.

Công dụng của hệ thống xử lý khí thải là:

• Giảm tác động tiêu cực đến môi trường.
• Tuân thủ các quy định về khí thải công nghiệp.

Tổng kết về cấu tạo của lò hơi

Lò hơi là một hệ thống phức tạp gồm nhiều bộ phận hoạt động đồng bộ để tạo ra hơi nước phục vụ các quá trình công nghiệp. Mỗi thành phần trong lò hơi đều có chức năng riêng nhưng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau để đảm bảo hiệu suất và an toàn.

Buồng đốt cung cấp nhiệt năng chính. Hệ thống ống trao đổi nhiệt giúp chuyển đổi nhiệt từ nhiên liệu sang nước. Bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu. Hệ thống cấp nước và xử lý nước đảm bảo nguồn nước sạch, tránh cáu cặn. Hệ thống van an toàn và xả áp giúp bảo vệ lò khỏi nguy cơ quá áp. Hệ thống xử lý khí thải giúp giảm ô nhiễm môi trường.

Kết luận

Lò hơi đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại, từ sản xuất điện, chế biến thực phẩm, dệt may đến luyện kim, hóa chất và nhiều lĩnh vực khác. Với khả năng chuyển đổi nhiên liệu thành hơi nước áp suất cao, lò hơi không chỉ cung cấp nguồn nhiệt năng lớn mà còn góp phần vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu tiêu hao năng lượng và chi phí vận hành.

Việc lựa chọn một hệ thống lò hơi phù hợp với nhu cầu sản xuất không chỉ dựa vào công suất mà còn phải xem xét nhiều yếu tố khác như loại nhiên liệu, hiệu suất trao đổi nhiệt, khả năng tiết kiệm năng lượng và tác động đến môi trường. Ngoài ra, vấn đề an toàn khi vận hành lò hơi cũng là yếu tố quan trọng không thể bỏ qua. Những sự cố liên quan đến lò hơi, nếu không được kiểm soát tốt, có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến con người, thiết bị và môi trường xung quanh.

Bên cạnh đó, xu hướng công nghệ hiện nay đang hướng tới việc tối ưu hóa hiệu suất lò hơi và giảm tác động môi trường thông qua các giải pháp như:

• Sử dụng nhiên liệu sạch hơn như khí tự nhiên hoặc sinh khối để giảm khí thải.
• Ứng dụng công nghệ điều khiển tự động giúp giám sát và điều chỉnh quá trình đốt cháy hiệu quả hơn.
• Hệ thống thu hồi nhiệt thải giúp tận dụng tối đa năng lượng và giảm thất thoát nhiệt.
• Lắp đặt bộ lọc bụi và xử lý khí thải để giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các quy chuẩn an toàn của lò hơi không chỉ giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất mà còn bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Nếu bạn đang tìm hiểu hoặc có nhu cầu sử dụng lò hơi, hãy cân nhắc kỹ về công nghệ, tiêu chuẩn an toàn và giải pháp tiết kiệm năng lượng để đưa ra lựa chọn tối ưu nhất.