Cấu tạo cơ bản của lò hơi công nghiệp

Lò hơi là một thiết bị quan trọng trong các hoạt động sản xuất, chế biến và sinh hoạt. Được cấu tạo gồm nhiều bộ phận liên kết với nhau. Hãy cùng Lò hơi Bách Khoa tìm hiểu kĩ hơn về cấu tạo của nó nhé

Lò hơi là gì?

Lò hơi công nghiệp là một thiết bị chuyên dùng để tạo ra hơi nước hoặc hơi nhiệt độ cao để cung cấp năng lượng cho các quá trình công nghiệp. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như sản xuất thực phẩm, dược phẩm, dệt may, hóa chất, chế biến gỗ, và nhiều ngành công nghiệp khác.

Nguyên lí hoạt động của lò hơi

• Nhiên liệu đốt được tự động định lượng và đưa vào lò hơi thông qua hệ cấp liệu. Phễu cấp liệu nằm ngoài khu vực buồng đốt. Nhờ tác dụng của trọng lực mà nhiên liệu được rải đều trên mặt ghi, sau đó nhiên liệu đi cùng với ghi xích vào buồng đốt của lò hơi. Trong quá trình chuyển động của ghi, các giai đoạn của quá trình cháy nhiên liệu lần lượt xảy ra và chiếm những vùng nhất định theo chiều dài của ghi.

• Quá trình cháy là phản ứng hóa học giữa các nguyên tố của nhiên liệu với oxi phát sáng và sinh ra nhiệt. Chất oxi hóa chính là O2 cấp vào trong buồng đốt ghi xích thông qua các hộp gió. Các nguyên tố cháy được trong nhiên liệu (C, H, O, N, S,...) và bị oxi hóa trong quá trình sinh ra khói.

• Khi quá trình cháy diễn ra, nhiệt lượng tỏa ra sẽ truyền nhiệt cho các dàn ống hơi đặt xung quanh buồng đốt. Nước trong dàn ống ra hơi được đun sôi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đưa lên tập trung ở bao hơi. Bao hơi dùng để phân ly ra khỏi hỗn hợp nước.

• Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại các dàn ống sinh hơi qua hệ thống ống xuống đặt ngoài vách ướt. Nước trong ống xuống không được đun nóng, có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước trong các dàn ống sinh hơi, tạo nên sự chênh lệch trọng lượng cột nước làm cho môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên khép kín.

• Khi áp suất của lò hơi đạt trạng thái cận tới hạn hoặc tới hạn trở lên, phải sử dụng bơm tuần hoàn để hỗ trợ nước chuyển động qua dàn ống sinh hơi. Hơi ra khỏi bao hơi là hơi bão hòa, nếu chúng được đưa qua bộ quá nhiệt để gia nhiệt thành hơi có nhiệt độ cao, sẽ tạo ra hơi quá nhiệt.

• Khói thải sinh ra trong quá trình cháy, khi đi qua các chùm ống đối lưucuar lò hơi, năng lượng từ nguồn nhiệt vẫn còn rất lớn. Vì vậy trong hệ thống lò hơi phải sử dụng bộ hâm nước cấp và bộ sấy không khí cấp vào lò, nhằm tận dụng nguồn nhiệt lượng này, tránh lãng phí năng lượng và đảm bảo hiệu suất lò hơi đạt cao nhất. Khói sau khi qua hệ thống lọc bụi sẽ được quạt hút đẩy ra ống khói và thải ra môi trường.

• Nước cấp sau khi được khử khí được bơm vào bộ hâm nước. Tại đây, nước được gia nhiệt lên nhiệt độ phù hợp, sau đó tiếp tục di chuyển vào trong bao hơi của lò hơi. Lưu ý rằng, bộ hâm nước cũng không nên thiết kế quá lớn, để tránh trường hợp sinh hơi trong bộ hâm nước tạo ra trở lực.

• Không khí từ môi trường bên ngoài được quạt cấp đưa vào bộ sấy không khí để tận dụng tối đa lượng nhiệt của ống khói thải ra ngoài khoảng 110- 140℃. Nhiệt độ khói thải cũng không nên để quá thấp nhằm tránh sự cố ăn mòn ống khói do hiện tượng đọng sương.

Cấu tạo của lò hơi

• Hệ thống cấp liệu: gồm có băng tải, vít, gàu tải... vận chuyển nhiên liệu cho quá trình cháy vào buồng đốt. Ngoài ra, hệ thống cấp liệu trong buồng đốt sẽ được bố trí thêm các bộ phận cảm biến đo lường khối lượng nhiên liệu được cấp vào lò, theo dõi, kiểm soát mức độ tiêu hao nhiên liệu được sử dụng cũng như hiệu suất lò hơi.

• Buồng đốt: bên trong buồng đốt có chứa lớp chất rắn (thường là cát, xỉ, đá vôi, than,) cao từ 120 đến 400 mm làm nền trên bề mặt buồng đốt, khi áp lực không khí tăng lên, lớp chất rắn bắt đầu giãn nở và ở trạng thái lơ lửng, điều này sẽ tạo ra một lớp sôi để đáp ứng quá trình đốt cháy vật liệu. Độ dày của lớp sôi được ước tính cao khoảng 0.8 đến 1.2mm và khối lượng trung bình từ 1500 đến 2400kg/m3. Nhờ lớp chất nền chiếm tỉ lệ lớn nên có thể giúp buồng đốt giữ nhiệt tốt, đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu và tận thu triệt để nguồn nhiệt lượng tạo thành, đồng thời giảm lượng phát thải độc hại ra môi trường .

• Hệ thống cấp gió: gồm quạt hút, quạt gió cấp 1 và gió cấp 2. Trong đó, quạt hút là bộ phận khởi động đầu tiên trong toàn bộ hệ thống cấp gió. Gió cấp 1 tạo lớp sôi được gia nhiệt khi đi qua bộ sấy không khí và đi vào buồng đốt phân phối gió dưới đáy lò. Mặt bên trên buồng phân gió có rất nhiều béc phun nhằm phân đều lượng gió cấp ra khắp bề mặt buồng đốt giúp buồng đốt sôi đều.

• Bộ sấy không khí: là bộ phận quan trọng, được lắp đặt thêm vào bên trong các lò hơi tầng sôi để tận dụng nguồn nhiệt của khói thải và giúp nhiên liệu đốt cháy dễ hơn. Thiết bị này giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí đầu tư cho việc vận hành lò hơi.

• Hệ thống thải xỉ:thông thường, một lò hơi sẽ thải rác ở dạng lỏng và rắn như sOx, nOx, cOx,... là dạng thải xỉ có tỉ trọng to lớn trước khi ra ngoài môi trường. Chính vì vậy mà hệ thống lò hơi tầng sôi thường ưu tiên lắp đặt các thiết bị xử lí khói thải. Hệ thống lọc và thải xỉ gồm: bộ lọc cyclone, túi lọc, lọc bụi tĩnh điện hoặc ventury tháp lọc ướt cùng thiết bị xử lí khí thải. Các loại xỉ thải với kích thước lớn thường có bụi mịn bay theo khói, khi ra khỏi buồng đốt được lọc bụi tại bộ hâm nước. Toàn bộ lượng tro vừa lọc sẽ được đưa ra ở phần đuôi lò.

• Cụm sinh hơi: gồm những bộ phận cơ bản như tường nước, ống sinh hơi, ống bức xạ, ống đối lưu, ống quá nhiệt,... quá trình cấp nước được tuần hoàn từ balong đi xuống ống góp dưới, rồi được gia nhiệt đến nhiệt độ bay hơi để trở về banlong thông qua ống vách ướt. Nước tại balong sẽ được tác ra rồi cung cấp đến khách hàng.

Ứng dụng của lò hơi công nghiệp

Lò hơi công nghiệp đã và đang được sửa dụng rộng rãi trong công nghiệp, do các nhà máy đều có nhu cầu sử dụng hơi – nhiệt – điện. Trong các nhà máy chế biến thực phẩm, lò hơi được sử dụng để cung cấp hơi – nhiệt cho quá trình đun, nấu, thanh trùng,...

Ngoài ra còn được ứng dụng 80% trong nhà máy giấy, dệt nhuộm, dược phẩm,... vì có thể giúp doanh nghiệp tiết kiệm nhiên liệu đến 80%.

Lò hơi còn được ứng dụng trong ngành nhiệt điện bằng cách tạo ra dòng hơi nước có động năng cao làm quay tua bin máy phát điện tạo ra điện.

Vấn đề về cháy nổ lò hơi

Nguyên nhân gây nổ lò hơi

• Cạn nước: Nước đóng vai trò là lớp cách nhiệt để bảo vệ các vách kim loại của lò hơi khỏi nhiệt độ cao khi lò hoạt động. Khi lượng nước giảm quá thấp, các kết cấu bằng kim loại sẽ tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ cực kì cao, khiến chúng tan chảy và biến dạng. Ngoài ra, tình trạng này còn có thể làm nứt hoặc lỏng ống thép, dẫn đến rò rỉ nước. Tình trạng cạn nước còn đặc biệt nguy hiểm vì nó tạo điều kiện cho thân lò hơi trở nên quá nhiệt và có khả năng cháy nổ. Vì vậy, việc duy trì mức nước đủ trong lò hơi là điều quan trọng để đảm bảo an toàn khi vận hành. 

• Quá áp: Vai trò chính của áp suất là tạo ra năng lượng, giúp hơi nước có thể chuyển động và thực hiện các quá trình sản xuất và cung cấp năng lượng cho các thiết bị khác trong hệ thống. Ngoài ra, áp suất còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của hệ thống. Việc kiểm soát áp suất đảm bảo rằng lò hơi hoạt động hiệu quả mà không gặp vấn đề như quá nhiệt, quá áp hay nguy cơ nổ. Tình trạng quá áp xảy ra khi áp suất trong lò hơi vượt quá áp suất thiết kế. Lúc này, khả năng gây nổ là rất cao. Các nguyên nhân gây ra quá áp có thể kể đến là: 

• Van an toàn bị hỏng: Van an toàn có nhiệm vụ xả hơi khi áp suất tăng cao hơn áp suất đã cài đặt, vì lý do nào đó hệ van an toàn không hoạt động, lúc này áp suất trong lò hơi vượt áp suất chịu đựng của ống, vách kim loại hay mối hàn. Ống có thể bị phình to, nứt, chỗ mối hàn bị xì, nghiêm trọng có thể gây nổ.

• Tăng áp nhanh chóng: Nếu cường độ cháy tăng mạnh và không kiểm soát được, lượng hơi nước được tạo ra trong lò hơi có thể tăng lên nhanh chóng, dẫn đến tăng áp không kiểm soát. Cấp quá nhiều nhiên liệu khiến lượng hơi sinh ra quá mức, gây nổ lò hơi.

• Quá nhiệt: Nhiệt đóng vai trò trung tâm và quyết định trong quá trình hoạt động của lò hơi. Khi nguồn nhiên liệu được đốt cháy, nhiệt sinh ra từ quá trình này chính là yếu tố kích thích để chuyển đổi nước thành hơi nước hoặc nước nóng trong lò hơi. Quá nhiệt là tình trạng nhiệt độ bên trong lò hơi vượt quá mức an toàn. Một số trường hợp dẫn đến quá nhiệt có thể kể đến là:

• Bộ quá nhiệt bị đốt nóng quá mức: nguyên nhân phổ biến là do lệch dòng khói cục bộ, dẫn đến một vài nhóm ống bị đốt nóng quá mức, bị quá nhiệt và nổ.

• Ống bị đóng cáu: Lớp cáu gây cản trở truyền nhiệt khiến nhiệt độ vách ống tăng cao.

Làm thế nào để không xảy ra hiện tượng nổ lò hơi?

• Xử lý nước lò hơi:Xử lý nước sử dụng cho lò hơi bằng hóa chất, bằng hệ thống làm mềm nước nhằm loại bỏ các thành phần cứng. Chứa gốc cứng gây kết tủa tạo cáu cặn trong bao hơi, ống góp và các ống trao đổi nhiệt,…

• Vật liệu chế tạo chịu nhiệt tốt:Sử dụng vật liệu lò hơi có độ chịu nhiệt cao như thép chịu nhiệt. Chỉ sử dụng lò hơi được thiết kế bởi người có chuyên môn cao về thiết kế lò hơi; đúng chuẩn hiện hành của Việt Nam và Quốc Tế. Siêu âm mối hàn, thử áp lực và được cấp giấy chứng nhận kiểm định bởi các cơ quan tổ chức kiểm định có thẩm quyền.

• Thường xuyên kiểm tra: Doanh nghiệp phải vệ sinh lò hơi định kỳ theo tháng. Tháo lắp các mặt bích thân lò, ống góp và các công tác vệ sinh lò hơi khác theo hướng dẫn của đơn vị ung cấp lò hơi. Nhằm làm sạch lò, tránh bị cáu cặn, bụi bẩn bám vào làm tắc nghẽn các ống trao đổi nhiệt. Hoặc làm giảm khả năng trao đổi nhiệt gây thất thoát nhiệt lượng hoặc tăng nhiệt độ cục bộ.

• Có nhật ký vận hành lò hơi:Dùng nhật ký vận hành lò hơi trong suốt quá trình vận hành lò. NHằm kiểm soát các hông số của lò. Theo dõi và phát hiện các sai sót khác để có các hướng xử lý khắc phục nhằm hạn chế rủi ro nổ lò hơi.

• Thường xuyên kiểm tra các thiết bị đo: Thường xuyên thực hiện kiểm tra cảm biến, các thiết bị liên quan đến đo áp suất, nhiệt độ, mức nước. Nhằm đảm bảo hệ thống điều khiển hoạt động bình thường. Lò hơi phải được trang bị các thiết bị truyền tin có hiển thị thông số để công nhân vận hành lò hơi theo dõi được bằng mắt thường. Chẳng hạn như: Kính thủy sáng để kiểm tra mức nước trong lò hơi, áp kế áp suất, nhiệt kế…

• Sử dụng van an toàn: Van an toàn lò hơi phải sử dụng loại được cấp chứng nhận kiểm định an toàn. Được kiểm định và cài đặt bởi các đơn vị độc lập, được cấp phép. Van an toàn dùng để tự động xả hơi khi lò hơi quá áp, để giảm áp lực trong lò. Vì vậy không được sử dụng lại van an toàn đã tự xả hơi một lần ra ngoài. Mà phải thay mới một van an toàn khác.

• Sử dụng cảm biến đo mức: Sử dụng cảm biến đo mức nước lò hơi ở các cấp khác nhau. Nhằm cảnh báo cạn mức nước cho lò hơi.Khi phát hiện nước trong lò hơi bị cạn; người vận hành lò hơi tuyệt đối không được bơm cấp nước thêm vào lò. Mà phải thực hiện các biện pháp xử lý theo đúng quy trình vận hành lò hơi an toàn.

Trên đây là những thông tin chi tiết về lò hơi nếu có nhu cầu tư vấn hay đặt mua, sửa chữa lò hơi vui lòng liên hệ Lò hơi Bách Khoa.

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN LÒ HƠI BÁCH KHOA

Địa chỉ: Số 15A/8 Đường Tam Bình, P. Hiệp Bình Chánh, Tp Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh

Hotline: 0917 754 059

Email: truongnv@hexboiler.com