Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò hơi

Lò hơi hay nồi hơi là thiết bị thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp. Chúng hoạt động dựa vào nguồn nhiệt sinh ra từ nhiên liệu, biến nhiệt năng thành hơi nước. Và đang đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất hơi nước, cũng là nguồn lực then chốt vận hành máy móc, thiết bị. Bài viết dưới đây sẽ đi sâu vào tìm hiểu khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tính ứng dụng thực tế của lò hơi trong đời sống hiện đại.

Lò hơi là gì ?

Lò hơi hay nồi hơi, là chuyển nước trạng thái nước dạng lỏng thành hơi bão hoà hoặc hơi quá nhiệt.

Hơi bão hoà là hơi mà loại hơi mà pha lỏng và pha khí của nước cùng tồn tại ở một môi trường có nhiệt độ và áp suất nhất định.

Nước được chuyển từ dạng lỏng sang hơi mang nhiệt được đi đến điểm sử dụng hoặc trao đổi gián tiếp qua bộ trao đổi nhiệt hoặc trực tiếp vào sản phẩm, 1 phần hơi còn lại sẽ ngưng tụ và tiếp tục sử dụng lại.

Lò hơi ngày càng ứng dụng rộng rãi và đóng vai trò nhiều hơn trong công nghiệp như: nhà máy hóa chất, nước giải khát, bia rượu, chế biến thực phẩm… Hiện đang được phân thành nhiều loại khác nhau dựa vào chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa, chế độ tuần hoàn nước. Hơi này được cung cấp cho các quá trình sản xuất công nghiệp như: gia nhiệt cho không khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy dệt, sản xuất đường, hóa chất, rượu bia và nước giải khát… Trong trường hợp này hơi sử dụng được gọi là hơi bão hòa .

mô hình lò hơi

Ngoài ra, trong công nghệ cao, các nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi để vận hành máy phát điện thì hơi được sử dụng được gọi là hơi quá nhiệt . Tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng của từng công nghệ khác nhau mà đơn vị sử dụng có thể lựa chọn Lò hơi thích hợp với từng nhà máy.

+ Hơi bão hòa là gì ?

Hơi nước bão hòa là loại hơi nước xảy ra khi các pha lỏng và pha khí của nước tồn tại đồng thời ở 1 môi trường nhiệt độ và áp suất nhất định. Hay nói theo cách khác hơi nước ở trạng thái cân bằng với nước nóng. Trong điều kiện bão hòa, nước bị bay hơi có tốc độ bằng với tốc độ ngưng tụ nước.

+ Hơi quá nhiệt là gì ?

Hơi quá nhiệt  là hơi nóng ở ngưỡng nhiệt độ cao hơn điểm hóa hơi của nó với áp suất tuyệt đối đã đo được. Thường mức nhiệt sẽ trong khoảng từ 300 – 600°C. Cụ thể về hơi nước siêu nhiệt này có thể hiểu đơn giản là: Hơi quá nhiệt = Hơi bão hòa + quá trình gia nhiệt.

Cấu tạo & nguyên lý hoạt động của lò hơi

Cấu tạo lò hơi.

• Hệ thống cấp nhiên liệu:Trang bị hoạt động tự động hoặc bán tự động (bao gồm các thiết bị như xe xúc lật, xe múc, phễu chứa liệu, gầu tải, băng tải, vít tải…) được bố trí điều khiển một cách liên động, tự định lượng và tự cấp liệu cho lò hơi. Hệ thống cấp nhiên liệu còn được bố trí thêm cân khối lượng để xác định lượng nhiên liệu tiêu hao.

•  Hệ thống buồng đốt :Có thiết kế gồm béc đốt, buồng đốt, chùm ống sinh hơi, chùm ống hấp thụ bức xạ nhiệt. Đây là bộ phận quan trọng nhất của lò hơi, nó có nhiệt độ lên đến hàng trăm độ C với chức năng chính là đốt cháy nhiên liệu nhất có thể. Ngoài ra, nó còn có khả năng hấp thụ nhiệt cho quá trình sinh hơi.

• Bộ thu hồi nhiệt (bộ hâm nước,bộ sấy không khí):Để tận dụng nhiệt lượng từ khói thải, tăng hiệu suất của lò hơi và giảm nhiệt độ khói thải ra môi trường.

•  Hệ thống lọc bụi:Có thể lựa chọn một số các thiết bị lọc bụi sau: lọc bụi túi vải, lọc bụi tĩnh điện, cyclone lọc bụi đa cấp, tháp lọc bụi ướt, bể lắng tro để xử lý tro bụi từ quá trình cháy nhiên liệu của lò hơi. Mục đích để khói thải khi ra khỏi ống đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường do nhà nước quy định.

•  Quạt và ống khói:Khói thải sau khi đã được tận dụng nhiệt, xử lý lọc bụi qua nhiều cấp sẽ được quạt hút đẩy lên ống khói và thải ra môi trường.

• Hệ thống cấp nước lò hơi: Hệ thống nước cấp cấp nước cho nồi hơi và tự động điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu hơi. Nước được cung cấp cho lò hơi được chuyển đổi thành hơi được gọi là nước cấp. Các nguồn nước cấp là: Hơi nước ngưng tụ hoặc ngưng tụ được trả lại từcác quy trình. Nước bổ sung là nước thô phải đến từ nguồn bên ngoài hệ thống lò hơi và các quy trình của nhà máy.

hệ thống cấp nước lò hơi

•  Hệ thống hơi:Hệ thống hơi thu thập và kiểm soát hơi nước được tạo ra trong nồi hơi. Hơi nước được dẫn qua một hệ thống đường ống đến điểm sử dụng. Trong toàn hệ thống, áp suất hơi sử dụng van để điều chỉnh và được kiểm tra bằng đồng hồ đo áp suất hơi.

•  Hệ thống nhiên liệu: Hệ thống nhiên liệu bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho buồng đốt nhằm tạo ra nhiệt cần thiết. Các thiết bị cần thiết trong hệ thống nhiên liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng trong hệ thống.

Nguyên lý hoạt động của lò hơi

Lò hơi có nguyên lý hoạt động khá đơn giản. Khi nước được bơm hút tuần hoàn vào nồi hơi và bể chứa, bộ cấp nhiệt bên trong sẽ đốt nhiên liệu lên mức nhiệt tối đa đến 2000 độ C. Sau đó, nó sẽ ngừng đốt, nước sẽ bắt đầu bốc hơi để tạo thành hơi nóng. Phần nhiệt được tạo thành sẽ được đưa qua các đường ống để đưa nhiệt đến các thiết bị, máy móc có nhu cầu sử dụng như để thực hiện quá trình sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy dệt, đường, hóa chất, rượu bia, nước giải khát…

Phân loại lò hơi phổ biến hiện nay

Nồi hơi, lò hơi không chỉ đóng vai trò cung cấp nhiệt mà còn là nhân tố cốt lõi giúp đảm bảo quy trình sản xuất vận hành liên tục. Dưới đây là một số loại nồi hơi, lò hơi phổ biến trong công nghiệp mà công ty chúng tôi khuyên dùng:

 Lò hơi tầng sôi

Đây là loại lò hơi có cơ chế hoạt động cháy trong lớp sôi gồm các vật liệu đá, xỉ, cát. Khi đưa các nhiên liệu vào trong lò hơi, gặp nhiệt độ cao sẽ tự đốt cháy. Lớp sôi khi ấy sẽ được chuyển động lên xuống bởi gió tạo thành. Năng lượng gió không chỉ giúp di chuyển lớp sôi mà còn cung cấp cả oxy cho quá trình cháy.

Lò hơi công nghiệp tầng sôi có ưu điểm hơn so với các loại khác ở việc tiết kiệm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường bởi nó không tạo ra các chất độc hại gây ô nhiễm. Vì thế mà chúng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp như đồ uống, thực phẩm, dệt.

 Lò hơi đốt củi

Đây là loại lò hơi sử dụng nhiên liệu là củi, gỗ để đun sôi nước và tạo thành nhiệt cung cấp cho các hoạt động công nghiệp. Ưu điểm của loại này là nguồn nhiên liệu rẻ, dễ tìm với hiệu suất được đánh giá cao lên đến 90% giúp đảm bảo cung cấp nhiệt và hơi ổn định cho hệ thống sử dụng.

Ngoài ra, lò hơi đốt củi còn được trang bị đầy đủ hệ thống lọc bụi, bộc lọc dạng túi và bộc lọc dạng tĩnh điện. Do đó sẽ làm hạn chế được tình trạng khói độc hại thải ra môi trường. Loại này thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất thực phẩm và nước giải khát.

 Lò hơi đốt than-ghi xích

Lò hơi đốt than. Đây là loại lò hơi sử dụng nguyên liệu chính là than cục với nguyên lý hoạt động khi đốt khí than nóng sẽ sinh ra nhiệt. Khi nhiệt thoát ra hơi nước sẽ ngưng tụ thành nước. Bởi thế mà loại lò hơi này thường được dùng nhiều trong các khu nghỉ dưỡng, khách sạn có dịch vụ xông hơi, massage hoặc các nhà máy có nhu cầu sấy khô thực phẩm.

Lò hơi (nồi hơi) ghi xích là thiết bị sử dụng nhiệt từ nhiên liệu được đốt (than cám,  củi, trấu, biomass, …) để gia nhiệt nước thành hơi phục vụ cho nhu cầu sản xuất hoặc phát điện. Tùy theo mục đích sử dụng mà tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

 Lò hơi điện

Lò Hơi phù hợp cho các quy trình yêu cầu nhiệt lượng vừa phải, với ưu điểm sạch sẽ và không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, chi phí sử dụng điện năng cao hơn nên không thực sự phù hợp cho những quy trình lớn.

Ưu điểm: Hoạt động sạch sẽ, không gây ô nhiễm môi trường và dễ dàng kiểm soát nhiệt độ.

Nhược điểm: Chi phí tiêu thụ điện năng cao và không phù hợp cho các quy trình sản xuất lớn đòi hỏi lượng nhiệt lớn.

Thích hợp cho hộ gia đình, cơ sở thương mại nhỏ, hoặc các quy trình cần kiểm soát nhiệt độ chính xác và hạn chế phát thải.

Các Loại Nhiên Liệu Cho Nồi Hơi, Lò Hơi

Nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của nồi hơi. Tùy thuộc vào nhu cầu sản xuất và chi phí, các loại nhiên liệu được sử dụng bao gồm:

Than: Là nhiên liệu truyền thống với giá thành thấp, nhưng đồng thời gây ra nhiều khí thải độc hại, ảnh hưởng đến môi trường.

Dầu và khí gas: Có hiệu suất nhiệt cao và dễ điều chỉnh, tuy nhiên chi phí lại cao hơn than.

Sinh khối (biomass): Đây là một giải pháp thân thiện với môi trường, giúp giảm thiểu phát thải carbon. Sinh khối được sản xuất từ các sản phẩm thải nông nghiệp như mùn cưa, bã mía hay rơm rạ.

Kết luận

Nồi hơi và lò hơi là thiết bị không thể thiếu trong các quy trình sản xuất hiện đại. Hiểu rõ nguyên lý hoạt động, các loại nồi hơi và cách thức vận hành an toàn sẽ giúp doanh nghiệp lựa chọn thiết bị phù hợp và đạt được hiệu quả sản xuất tối ưu.

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