Trong bối cảnh ngành công nghiệp hiện tại, các sản phẩm lò hơi đốt gas đang đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất. Việc áp dụng chúng cần được thực hiện một cách cẩn thận và đòi hỏi kiến thức kỹ thuật vững vàng để đạt được hiệu quả cao và bảo đảm an toàn lao động. Sự am hiểu về các sản phẩm này là điều kiện thiết yếu đối với các doanh nghiệp, đặc biệt là việc nhận thức rõ những điểm cần chú ý khi sử dụng chúng.

Giới thiệu về lò hơi đốt gas

Khi có nhu cầu trang bị một sản phẩm lò hơi đốt gas, cần nắm rõ khái niệm về nó, những lợi ích mà nó mang lại và các loại hình sản phẩm hiện có.

Lò hơi đốt gas là gì?

Lò hơi đốt gas là thiết bị sử dụng khí gas làm nguồn nhiên liệu cho đầu đốt, nhằm tạo ra năng lượng phục vụ cho quá trình sinh hơi thông qua việc gia nhiệt. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, áp suất và nhiệt độ của hơi nước có thể được điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu sản xuất.

Các sản phẩm lò hơi đốt gas hiện có trên thị trường thường bao gồm các thành phần như: hệ thống cấp liệu, đầu đốt, thân lò hơi, hệ thống thu hồi nhiệt, hệ thống cấp gió, hệ thống xử lý nước thải, cùng với hệ thống bồn chứa và xử lý nước.

Ưu điểm của lò hơi đốt gas

So với các loại lò hơi sử dụng dầu, điện hoặc than, lò hơi đốt gas có chi phí nhiên liệu thấp hơn đáng kể. Các thiết bị này không chỉ tiết kiệm nhiên liệu mà còn đạt hiệu suất cao, đồng thời cung cấp sản lượng hơi ổn định.

Khi sử dụng nhiên liệu gas, khí thải ra môi trường không chứa khói bụi, giúp giảm thiểu ô nhiễm. Hệ thống thiết bị được thiết kế dễ dàng vận hành, tiêu tốn ít nhiên liệu nhưng lại sản xuất lượng hơi lớn.

Thiết kế của lò hơi cho phép công nhân dễ dàng làm quen và nhanh chóng thành thạo công việc. Đặc biệt, thiết bị được trang bị chức năng tự động bảo vệ ở ba cấp độ: khi mức nước thấp, khi nhiệt độ vượt quá giới hạn và khi áp suất cao.

Dựa trên cấu tạo của lò hơi đốt gas, có hai loại sản phẩm chính là nồi hơi nằm ngang và nồi hơi đứng. Chúng được thiết kế phù hợp với các diện tích nhà xưởng và nhu cầu sử dụng khác nhau.

Lưu ý khi sử dụng lò hơi đốt gas

Khi vận hành lò hơi, cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định kỹ thuật liên quan. Người vận hành phải được đào tạo chuyên sâu để có kiến thức cần thiết về lò hơi.

Trong quá trình lò hơi đang hoạt động hoặc có áp suất, không được thực hiện sửa chữa hoặc điều chỉnh các bộ phận chịu áp lực của thiết bị. Nhân viên liên quan cần phải tuân thủ quy định này một cách tuyệt đối.

Không được áp dụng bất kỳ biện pháp nào khác ngoài thiết kế để tăng tải trọng của van an toàn, chẳng hạn như chèn hoặc treo vật nặng lên van an toàn của hệ thống lò hơi.

Cần nắm rõ các thông số kỹ thuật và giới hạn của lò hơi để đảm bảo rằng hệ thống thiết bị không hoạt động vượt quá mức quy định, nhằm bảo đảm an toàn lao động.

Nếu bất kỳ bộ phận hoặc thiết bị nào của lò hơi gặp sự cố hoặc hư hỏng, tuyệt đối không được khởi động lò hơi. Trong trường hợp này, cần đình chỉ hoạt động của hệ thống thiết bị.

Cấu Tạo Lò Hơi Đốt Dầu Đốt Gas

Một hệ thống lò hơi sử dụng dầu hoặc gas sẽ bao gồm các thiết bị chính như sau:

• Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
• Thiết bị đốt.
• Cấu trúc lò hơi.
• Hệ thống thu hồi nhiệt, bao gồm thiết bị sấy không khí và thiết bị làm nóng nước. (Trong một số trường hợp, nhằm giảm chi phí đầu tư, đặc biệt là với lò hơi có công suất nhỏ, thường không lắp đặt hệ thống này).
• Hệ thống cung cấp không khí.
• Hệ thống xử lý khí thải.
• Hệ thống bồn chứa và xử lý nước.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lò hơi đốt dầu đốt gas

Hệ thống cấp liệu

Hệ thống cấp nhiên liệu cho khí (CNG, LPG, LNG) và nhiên liệu lỏng (DO, FO) có những điểm khác biệt rõ rệt. Đối với nhiên liệu khí, thường sẽ có một bồn chứa lớn được thiết kế theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho việc lưu trữ. Từ bồn chứa này, khí sẽ được dẫn đến hệ thống gastrain, nơi điều chỉnh áp suất và lưu lượng trước khi vào đầu đốt.

Trong trường hợp lò hơi sử dụng nhiên liệu lỏng như dầu DO, FO, KO, R-FO, nhiên liệu sẽ được lưu trữ trong một bồn lớn. Sau đó, thông qua hệ thống bơm, dầu sẽ được chuyển vào một bồn chứa trung gian có dung tích khoảng 500 đến 1000 lít, tùy thuộc vào công suất của lò. Từ bồn chứa này, một hệ thống bơm và thiết bị điều khiển sẽ đảm bảo áp suất và lượng dầu cần thiết cho đầu đốt. Đặc biệt, đối với dầu FO hoặc R-FO, do độ nhớt cao ở nhiệt độ môi trường, cần thiết phải có hệ thống gia nhiệt bằng điện trở để giảm độ nhớt, nhất là ở những khu vực có nhiệt độ thấp.

Đầu đốt

Đầu đốt đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống lò. Tại đây, gió và nhiên liệu được kết hợp và đốt cháy, tạo ra năng lượng nhiệt cung cấp cho toàn bộ hệ thống.

Có nhiều phương pháp phân loại đầu đốt, trong đó phương pháp phổ biến nhất là dựa trên loại nhiên liệu sử dụng. Theo tiêu chí này, đầu đốt được chia thành các loại cơ bản như sau:

– Thiết bị đốt nhiên liệu khí (Gas: CNG, LPG, LNG)

– Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng (Dầu: FO, DO, KO, …)

– Thiết bị đốt đa dạng nhiên liệu, có khả năng đốt cả khí và lỏng (còn được gọi là nhiên liệu kép).

Ngoài ra, đầu đốt cũng thường được phân loại dựa trên khả năng điều chỉnh tải. Theo tiêu chí này, đầu đốt được chia thành các loại như đơn cấp, hai cấp, ba cấp và vô cấp (cho phép điều chỉnh công suất đầu đốt theo nhu cầu).

Hiện nay, trên toàn cầu có nhiều nhà sản xuất đầu đốt, mỗi nhà sản xuất đều có công nghệ riêng biệt nhằm tối ưu hóa hiệu suất cháy. Công nghệ của các nhà sản xuất ngày càng tiên tiến, cho phép chế tạo các đầu đốt hiệu quả hơn với chi phí hợp lý. Dưới đây là sơ đồ các thiết bị cơ bản được lắp đặt trên đầu đốt dầu của hãng Reillo.

Các thiết bị trong hệ thống ống dẫn dầu.

– Hệ thống bơm bao gồm bộ lọc và van điều chỉnh áp suất.

– Công tắc áp suất bảo vệ khi áp lực dầu không đạt yêu cầu.

– Van điện từ trên đường ống cấp dầu.

– Van an toàn.

– Đồng hồ đo áp suất.

– Ống dẫn dầu đến béc phun.

– Béc phun.

– Đồng hồ đo áp suất trên đường ống hồi.

– Servomotor điều khiển gió vào đầu đốt.

– Van điện từ trên đường ống hồi.

– Van an toàn trên đường ống hồi.

Các thiết bị trong hệ thống đường ống gas bao gồm:

– 1: Đường ống dẫn gas.

– 2: Van ngắt.

– 3: Ống dẫn mềm.

– 4: Đồng hồ đo áp suất.

– 5: Bộ lọc gas.

– 6: Cụm van với các thành phần như van điện từ, van an toàn và van điều chỉnh áp suất.

– 7: Công tắc áp suất để bảo vệ khi áp suất gas giảm.

– 8: Thiết bị phát hiện rò rỉ gas.

– P2: Van điều chỉnh gas.

– P3: Đầu đốt gas.

Thân lò hơi đốt dầu, đốt gas

Thân lò hơi sử dụng dầu và gas thường được phân loại thành hai loại chính: lò ống lửa và lò ống nước.

Đối với loại lò ống lò ống lửa, buồng đốt có hình dạng trụ. Ống trụ này được làm từ kim loại, với bề mặt có thể là trơn hoặc lượn sóng. Lửa sẽ cháy bên trong ống trụ, trong khi nước bao quanh bên ngoài. Nhiệt lượng sinh ra từ quá trình cháy sẽ được nước hấp thụ qua vách buồng đốt và chuyển hóa thành năng lượng trong hơi nước.

Các bề mặt sinh hơi khác cũng được đặt chìm trong nước và được chia thành hai nhóm: hộp ngoặt khói (kết nối buồng đốt với các ống lửa) và ống lửa (các ống này thường có đường kính nhỏ, thường từ khoảng 42 mm đến 76 mm và được sắp xếp song song với buồng đốt).

Sau khi nhả nhiệt cho vách buồng đốt, khói từ buồng đốt sẽ đi vào hộp ngoặt khói trước khi chuyển hướng và di chuyển vào các ống lửa.

Để sản xuất hơi quá nhiệt, người ta thường lắp đặt thêm một số ống quá nhiệt bổ sung trong hộp ngoặt khói.

Về mặt ứng dụng, lò hơi ống lò ống lửa thường được thiết kế để hoạt động ở công suất nhỏ, do đó rất phù hợp với các doanh nghiệp hoặc cơ sở sản xuất vừa và nhỏ.

Lò hơi ống nước với buồng đốt được hình thành từ các vách ướt của lò hơi, trong đó nước được chứa bên trong các ống. Nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt sẽ truyền nhiệt cho nước trong ống, và sau khi quá trình cháy hoàn tất, khói nóng sẽ đi qua các chùm ống sinh hơi để tiếp tục quá trình trao đổi nhiệt trước khi thoát ra ngoài lò hơi. Lò hơi ống nước thường có thiết kế với công suất và các thông số làm việc (áp suất, nhiệt độ) cao hơn, do đó thường được sử dụng trong các quy trình sản xuất quy mô lớn, đặc biệt là trong các nhà máy cần hơi quá nhiệt hoặc để sản xuất điện.

Lò hơi ống nước được phân loại thành ba dạng chính dựa trên hình dáng: lò chữ D, lò chữ O và lò chữ A. Bên cạnh đó, còn tồn tại một số biến thể khác nhưng ít được sử dụng hơn.

Xem thêm: Lò đốt rác thải công nghiệp

Hệ thống tận dụng nhiệt thải

Một hệ thống tận dụng nhiệt thải thông thường bao gồm bộ hâm nước và bộ sấy không khí (ít gặp).

Khói nóng thoát ra từ lò hơi thường có nhiệt độ cao, nếu xả thải trực tiếp ra môi trường sẽ dẫn đến lãng phí năng lượng. Để tiết kiệm năng lượng, các nhà sản xuất thường thiết kế bộ hâm nước (được lắp đặt ngay tại vị trí khói thoát ra từ lò) nhằm thu hồi nguồn năng lượng này, từ đó nâng cao hiệu suất cho hệ thống lò. Các bộ hâm nước này thường được chế tạo từ các ống cánh, vì khói thải từ lò hơi đốt dầu và đốt gas thường rất sạch, không lo bị bám bụi.

Đối với những lò lớn, ngoài bộ hâm nước, đôi khi còn có thêm bộ sấy không khí. Thiết bị này giúp hệ thống lò thu hồi triệt để hơn nguồn năng lượng dư thừa trong khói thải, từ đó cải thiện hiệu suất lò hơi. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, ngay cả với các hệ lò đốt gas và đốt dầu công suất lớn, bộ sấy không khí vẫn rất hiếm khi được lắp đặt. Nguyên nhân là do bộ hâm nước của các hệ thống này thường được thiết kế từ ống cánh, mang lại khả năng thu hồi nhiệt cao trong khi vẫn giữ được kích thước nhỏ gọn.

Hệ thống quạt cấp gió, quạt hút khói

Đối với các lò hơi có công suất nhỏ, quạt cấp gió thường được tích hợp cùng với đầu đốt, tạo nên một hệ thống cấp gió gọn gàng. Ngược lại, ở những lò hơi có công suất lớn, quạt cấp gió thường được thiết kế tách biệt với đầu đốt, và đôi khi còn có thêm hệ thống tuần hoàn khói để nâng cao hiệu suất hoạt động và kiểm soát lượng NOx hiệu quả hơn.

Khác với các lò đốt nhiên liệu rắn, các lò đốt sử dụng nhiên liệu dầu và khí thường chỉ cần một quạt cấp duy nhất cho mỗi hệ đầu đốt. Nhiên liệu sẽ được đốt cháy hoàn toàn tại đầu đốt nhờ vào nguồn gió cấp 1 này mà không cần bổ sung gió cấp 2. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mỗi hệ thống lò hơi chỉ sử dụng một quạt cấp. Trên thực tế, ở những lò có công suất lớn, thường có nhiều đầu đốt được lắp đặt song song, dẫn đến việc sử dụng nhiều quạt cấp, mỗi quạt phục vụ cho một đầu đốt riêng biệt.

Trong trường hợp không có thiết bị xử lý khói thải trên đường khói, thường không cần lắp đặt quạt hút khói. Khi đó, áp suất khói trong các ống dẫn sẽ là áp suất dương, ngoại trừ khu vực bên trong ống khói và gần ống khói, nơi có thể hình thành áp suất âm do lực tự hút của ống khói.

Ngược lại, khi có hệ thống xử lý khói thải được lắp đặt, trở lực trong đường khói thường tăng cao, do đó việc lắp đặt quạt hút khói trở nên cần thiết.

Hệ thống xử lý khí thải

Trong các lò đốt sử dụng nhiên liệu dầu-khí, nồng độ CO và bụi trong khói thường rất thấp, có thể xem như không đáng kể. Ngoại trừ nhiên liệu FO/R-FO (cùng một số ít nhiên liệu khí khác như Off-gas), vốn chứa hàm lượng lưu huỳnh cao và khi đốt cháy sẽ sinh ra SO2, một loại khí gây ô nhiễm, các loại nhiên liệu dầu-khí phổ biến khác thường không chứa lưu huỳnh. Vì vậy, khói thải từ các hệ thống lò này thường rất sạch. Đối với việc đốt FO/R-FO, thường cần lắp đặt thêm một tháp hấp thụ SO2 để loại bỏ khí này trước khi thải ra môi trường.

Mối nguy hiểm lớn nhất cần chú ý là NOx, một nhóm các oxit axit hình thành khi nitơ bị đốt cháy trong ngọn lửa có nhiệt độ cao và nhiều oxy.

Trong các thế hệ đầu đốt cũ hoặc đầu đốt giá rẻ, việc điều chỉnh chế độ cháy cho ngọn lửa tại đầu đốt thường không được chú trọng, dẫn đến khả năng hình thành NOx. Tuy nhiên, các thế hệ đầu đốt mới hơn thường có thành phần khí NOx trong khói khá thấp, cho phép khói thải đáp ứng tiêu chuẩn môi trường mà không cần lắp đặt thêm thiết bị xử lý hay hấp thụ.

Hệ thống bồn nước và bơm cấp nước cho lò hơi

Để đảm bảo nguồn nước cung cấp ổn định cho hệ thống lò hơi, việc thiết kế một bồn nước có dung tích đủ lớn (thường theo tiêu chuẩn HEI) là rất cần thiết.

Trong các hệ thống lò ống lửa có công suất nhỏ, thường không lắp đặt bộ hâm nước như đã đề cập, do đó không cần thiết phải bảo vệ bộ hâm nước khỏi sự ăn mòn do Oxy và CO2 hòa tan trong nước. Để tiết kiệm chi phí đầu tư, người ta thường không trang bị hệ thống khử khí.

Ngược lại, khi yêu cầu chất lượng hơi nước cao hoặc khi lắp đặt bộ hâm nước bằng thép, việc lắp đặt bộ khử khí trở nên cần thiết. Điều này giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và bền bỉ trước sự ăn mòn của các khí không ngưng tan trong nước, đặc biệt là Oxy và CO2.

Cũng dựa trên yếu tố ổn định của hệ thống, các bơm nước hiện nay thường được trang bị biến tần, cho phép điều chỉnh lưu lượng nước cấp vào lò khi nhu cầu sử dụng hơi thay đổi. Điều này không chỉ giúp kiểm soát mức nước trong lò hơi dễ dàng hơn, tránh hiện tượng cạn nước gây hư hỏng ống trao đổi nhiệt hoặc mức nước quá cao dẫn đến hiện tượng cuốn ẩm vào hơi, mà còn giúp các ống trao đổi nhiệt trong bộ hâm nước được làm mát liên tục, ngăn ngừa co giãn đột ngột và quá nhiệt, từ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Nguyên lý hoạt động chung của lò hơi đốt dầu đốt gas

Nhiên liệu được lưu trữ trong bình chứa trung tâm và được chuyển đến đầu đốt thông qua hệ thống ống dẫn. Đối với nhiên liệu lỏng, cần có hệ thống bơm để vận chuyển, trong khi nhiên liệu khí gas đã có áp suất sẵn có, do đó không cần bơm mà chỉ cần dẫn qua ống đến đầu đốt. Trước khi vào đầu đốt, trên đường ống sẽ có các thiết bị, van và hệ thống điều khiển nhằm đảm bảo áp suất và lượng nhiên liệu cung cấp đúng yêu cầu. Tại đầu đốt, nhiên liệu sẽ được hòa trộn với không khí từ hệ thống quạt cấp.

Đầu đốt sẽ điều chỉnh tỷ lệ không khí phù hợp với lượng nhiên liệu để tối ưu hóa quá trình cháy. Sau khi cháy, nhiên liệu sẽ tạo ra khói nóng với nhiệt độ cao, khói này sẽ đi qua các bề mặt trao đổi nhiệt để sinh ra hơi. Khi ra khỏi lò hơi, khói thải vẫn còn năng lượng, vì vậy thường có hệ thống tận dụng nhiệt thải (bao gồm bộ hâm nước và bộ sấy không khí) để thu hồi thêm năng lượng trước khi thải ra ống khói và môi trường.

Tùy thuộc vào từng hệ thống, nhà sản xuất có thể thiết kế hệ thống tận dụng nhiệt thải hay không. Trong một số trường hợp với các hệ thống nhỏ, có thể không có hệ thống này. Như đã đề cập, đối với việc đốt dầu FO, cần có hệ thống xử lý SOx trước khi thải ra môi trường.

Ưu điểm và nhược điểm của lò hơi đốt dầu đốt gas

Ưu điểm

• Hệ thống có thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, tiết kiệm không gian lắp đặt và thời gian thi công nhanh chóng.

• Dễ dàng trong việc vận hành và bảo trì, sửa chữa.

• Chi phí đầu tư ban đầu ở mức thấp.

• Chi phí bảo trì và sửa chữa cũng rất hợp lý.

• Hiệu suất hoạt động cao, có thể đạt tới 96%.

• Quán tính nhiệt thấp, khả năng thay đổi tải nhanh chóng, rất thích hợp cho các thiết bị sử dụng hơi với tải trọng biến động mạnh và đột ngột.

• Tần suất sự cố thấp (do số lượng thiết bị ít và thiết kế đơn giản).

• Thân thiện với môi trường (trừ trường hợp sử dụng dầu FO/R-FO).

Nhược điểm

1. Chi phí cho nhiên liệu trong quá trình vận hành là khá cao.

2. Lò này chỉ cho phép sử dụng một số loại nhiên liệu nhất định, chủ yếu là khí và lỏng, thường chỉ có thể đốt từ 1 đến 2 loại nhiên liệu. Các đầu đốt có khả năng đốt hỗn hợp nhiều loại nhiên liệu thường có giá thành rất cao.

3. Không tận dụng được các nguồn nhiên liệu sẵn có tại địa phương.

4. Hầu hết các đầu đốt đều được sản xuất và lắp đặt từ nước ngoài, dẫn đến sự phụ thuộc vào công nghệ ngoại. Trong trường hợp có yêu cầu đặc biệt, thời gian sản xuất đầu đốt theo yêu cầu của khách hàng thường kéo dài. Hơn nữa, khi các đầu đốt này gặp sự cố, việc bảo trì và sửa chữa có thể mất nhiều thời gian.

Xem thêm: Vận hành lò hơi

Ứng dụng lò hơi đốt dầu đốt gas

Lò hơi sử dụng dầu và gas hiện đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như chế biến đường, sản xuất bánh kẹo, thức ăn chăn nuôi, ngành cao su, giấy, thực phẩm và y tế. Với đặc điểm quán tính nhiệt thấp và khả năng điều chỉnh tải hiệu quả, lò hơi này rất phù hợp cho các ngành có nhu cầu thay đổi tải nhanh chóng và linh hoạt. Thêm vào đó, thiết kế nhỏ gọn cùng với việc giảm thiểu khói bụi và tiếng ồn, lò hơi đốt dầu và gas có thể được lắp đặt tại các cơ sở sản xuất gần khu dân cư mà không gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Lò hơi đốt gas là một hệ thống thiết bị yêu cầu tiêu chuẩn chất lượng cao. Do đó, các doanh nghiệp nên lựa chọn nhà cung cấp có uy tín và danh tiếng. Sản phẩm của công ty Đại Việt sẽ là sự lựa chọn tối ưu cho doanh nghiệp, giúp tiết kiệm chi phí mà vẫn đảm bảo chất lượng và an toàn.

Lò hơi đốt gas, đốt dầu -Ưu điểm khi sử dụng lò đốt biogas