TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG LÒ HƠI

Đánh giá

TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG LÒ HƠI

Lò hơi là hệ thống không thể thiếu trong nhiều cơ sở sản xuất  công nghiệp thực phẩm, dệt may, hóa chất … Với nhiệm vụ chủ yếu là sản xuất và phân phối hơi nước cho các nhu cầu về sấy, gia nhiệt, nấu, thanh trùng và đôi khi là cả nhu cầu phát điện trong các nhà máy sử dụng công nghệ đồng phát, lò hơi và mạng nhiệt là khu vực tiêu thụ đáng kể các loại nhiên liệu như than, dầu, khí đốt và đôi khi là cả nhiên liệu sinh khối.

Hệ thống lò hơi là một hệ thống khá phức tạp trong các nhà máy với hệ thống ống dẫn, hệ thống van và thiết bị sử dụng chằng chịt.

Công ty Cổ phần Kiểm định và Chứng nhận Bách Khoa (BKI) xin chia sẻ một số kiến thức, kinh nghiệm thực tế có liên quan nhằm giúp các Doanh nghiệp, cụ thể là bộ phận phụ trách kỹ thuật/vận hành hệ thống có thể dùng làm tài liệu tham khảo hoặc ứng dụng trong vận hành hệ thống lạnh hằng ngày.

1. Hệ thống lò hơi là gì?


Lò hơi, hệ thống phân phối hơi nước là hệ thống các đường ống, van và các thiết bị phụ có nhiệm vụ phân phối hơi nước tới các hộ tiêu thụ và giảm áp suất hơi nước đến áp suất cần thiết tại hộ tiêu thụ riêng biệt. Hơi nước sau khi sử dụng và trao đổi nhiệt cho các nhu cầu cần thiết thì biến đổi thành nước ngưng. Nước ngưng này có nhiệt độ cao và là nước sạch có thể được đưa trở lại lò hơi để biến đổi thành hơi.

Như vậy, để tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò  hơi, sẽ bao gồm việc tối ưu hóa quá trình cháy trong lò, tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt trong lò và giảm tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường, tận dụng nhiệt thừa của khói thải. Một số vấn đề sau có thể được nêu ra như những khả năng phổ biến trong việc tiết kiệm năng lượng trong các lò hơi tại các cơ sở sản xuất.

Lò hơi là thiết bị sử dụng các nhiên liệu như (than, củi, trấu, giấy vụn…) để đun sôi nước và tạo thành hơi nước mang nhiệt phục vụ trong sản xuất công nghiệp như: Dệt nhuộm, đường, nước giải khát, chế biến thực phẩm…

Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi

2. Tác dụng của hệ thống lò hơi


Nồi hơi là một thiết bị giúp đưa nhiệt của quá trình đốt cháy cho nước cho đến khi nước được đun nóng hoặc thành hơi. Quá trình này đòi hỏi tiêu tốn rất nhiều nhiên liệu.

Phần này bao gồm các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả liên quan đến quá trình đốt cháy, truyền nhiệt, các tổn thất có thể tránh khỏi, tiêu thụ điện phụ trợ, chất lượng nước, và xả đáy.

Tổn thất năng lượng và các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trong nồi 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.

3. Cấu tạo của hệ thống lò hơi


Lò hơi công nghiệp cấu tạo khá phức tạp trong các nhà máy với hệ thống có nhiệm vụ làm nóng bốc hơi nước, đưa trở lại lò hơi để biến đổi thành nước ngưng nhằm cung cấp cho các nhu cầu sử dụng.

Để có thể tiết kiệm năng lượng bằng cách áp dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi và mạng nhiệt lưới một cách hiệu quả nhất, ta cần tối ưu hai khâu quan trọng trong lò hơi:

Thân lò: có nhiệm vụ tách nước ngưng ra khỏi hơi

Mạng lưới phân phối hơi nóng: có nhiệm vụ phân phối đến vị trí sử dụng, giảm áp suất hơi nước đến áp suất cần thiết có nhu cầu sử dụng.

Các thiết bị tiêu thụ điện chính trong lò hơi bao gồm:

  • Motor quạt hút
  • Motor quạt thổi
  • Motor băng tải cấp liệu
  • Motor kéo băng tải than

Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi

4. Các loại nồi hơi công nghiệp phố biến hiện nay


Một số loại nồi hơi công nghiệp phổ biến tại việt nam. Phân loại theo chuyển động của nhiệt năng và nước

Dựa trên chuyển động của nhiệt năng và thuỷ năng mà lò hơi công nghiệp được chia thành hai loại là lò hơi công nghiệp ống nước và ống lửa.

a, LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ỐNG LỬA (FIRE-TUBE BOILER)

Cấu tạo của các loại lò hơi ống lửa thường có ba phần chính: buồng đốt, bồn nước; ống khói.

Theo đó, nguyên lý hoạt động của lò hơi công nghiệp ống lửa về cơ bản là phần nhiệt lượng chạy trong các ống từ buồng đốt sang ống khói thải nhiệt để kiểm soát áp suất trong phạm vi cho phép.

Khi nhiên liệu được đốt trong lò, nhiệt đi theo các ống truyền nhiệt để đi qua nước trong bộ phận bồn nước. Dưới tác dụng của nhiệt, nước bốc thành hơi và hơi sẽ được tận dụng để vận hành máy móc.

Mặc dù các loại lò hơi công nghiệp ống lửa có giá thành khá rẻ do cấu tạo đơn giản, nhưng chúng thường có áp suất thấp cho đến trung bình, nên chỉ thích hợp với một vài lĩnh vực nhất định.

b, LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ỐNG NƯỚC (WATER-TUBE-BOILER)

Về cấu tạo, loại lò hơi công nghiệp ống nước (Water-tube Boiler) y hệt lò hơi ống lửa. Nhưng nguyên lý hoạt động của lò hơi công nghiệp này có phần khác biệt hơn.

Cụ thể, thay vì nước trong bồn nước được gia nhiệt, thì buồng đốt của lò hơi sẽ đun nóng hệ thống ống nước ngay trong thân lò. Khi đó, nước trong ống nước được đun sôi, hơi nước được tạo thành sẽ di chuyển đến nơi lưu trữ.

Với cách này, các loại lò hơi công nghiệp ống nước đem lại hiệu quả về năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, về việc thiết kế, lắp đặt, vận hành bảo trì và chi phí cũng sẽ “tốn” hơn so với loại lò hơi công nghiệp ống lửa.

c, PHÂN LOẠI THEO NGUYÊN LIỆU ĐỐT

Tùy vào thiết kế mà mỗi loại nồi hơi công nghiệp sẽ đốt được các loại nhiên liệu riêng biệt. Chẳng hạn:

  • Lò hơi công nghiệp đốt than: Lò hơi ghi xích là loại lò hơi đốt than được thiết kế và lắp đặt theo tiêu chuẩn TCVN và ASME, đem lại những tính năng giúp phục vụ sản xuất một cách hiệu quả.
  • Lò hơi công nghiệp điện: Điện được sử dụng để sinh ra nhiệt bằng cách cuộn các dây điện trở hoặc đơn vị điện cực là với nhau. Tuy nhiên, lò hơi điện chỉ sử dụng ở công suất nhỏ.
  • Lò hơi ghi xích: Là loại lò hơi có thể đốt đa dạng nhiên liệu có kích thước lớn và không đồng đều cũng như đốt kết hợp hoặc riêng lẻ.
  • Lò hơi đốt biomass: Có thể nói đây là dạng lò hơi đốt nhiên liệu đang được ưu tiên nhất hiện nay. Nhiên liệu đốt của nó có nguồn gốc từ phụ phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, hạt điều, bã mía, lõi bắp, mùn cưa, vụn gỗ và rác thải công nghiệp. Hơn nữa, những lò hơi đốt biomass như lò hơi đốt trấu, đốt củi,…hường đạt công suất cao, đem lại nhiều hiệu quả kinh tế. Do đó chi phí đầu tư cho hệ thống lò hơi này cũng chiếm một phần không nhỏ.
  • Lò hơi đốt dầu và khí đã hóa lỏng: Chẳng hạn như dầu FO, DO, NG, LNG, CNG,…chúng đều là nhiên liệu sinh nhiệt cao và ít gây ảnh hưởng đến môi trường. Loại lò hơi công nghiệp đốt gas và dầu sản sinh hơi nước nhiệt độ và áp suất cao có thiết kế hiện đại cùng hệ thống vận hành tự động. Ưu điểm của loại lò hơi đốt dầu và khí đó là khả năng hoạt động ổn định, giá thành lắp đặt thấp.
  • Lò hơi tầng sôi: Lò hơi tầng sôi dễ dàng đốt cháy nhiên liệu để thu hồi lại năng lượng cần thiết. Các loại lò hơi tầng sôi đốt cháy cả những dạng nhiên liệu xấu, chứa hơn 5% lưu huỳnh. Nguyên lý của lò hơi công nghiệp đốt tầng sôi là đưa nhiên liệu vào lớp sôi trong buồng đốt, khi gặp nhiệt độ cao chúng sẽ tự động bốc cháy và làm nước bốc thành hơi nước.

5. Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi


a, Vận hành hệ số không khí thừa ở nhiệt độ thích hợp

  • Theo phương pháp chuẩn đối sánh, đối với lò dầu thì tỉ lệ bay hơi tốt nhất là 14% đối với khí CO2 và 1,5% đối với O2. Để điều chỉnh nồng độ O2 hoặc CO2, doanh nghiệp có thể dùng các biện pháp như: Dùng vòi đốt có tỷ lệ Nox/O2 thấp, cải tiến lá chắn tiết lưu và cách điều chỉnh, chống không khí rò lọt vào lò qua các cửa, nút ở thành lò hơi; sửa chữa, cải tiến hoặc thay thế vòi đốt, hoặc cải tiến bộ lá chắn và phương pháp điều khiển.

b, Gia nhiệt nước cấp sử dụng bộ tiết kiệm nhiệt

  • Thông thường, khí nóng thoát ra khỏi lò hơi 3 lớp hiện đại có nhiệt độ từ 200 đến 3000C. Do vậy, có thể thu hồi được từ các dòng khí nóng này. Nhiệt độ của khí nóng thoát ra từ lò hơi thường được duy trì ở mức tối thiểu là 2000C, do đó ôxít lưu huỳnh trong khí nóng không ngưng tụ được và gây ăn mòn bề mặt truyền nhiệt.
  • Khi sử dụng các nhiên liệu sạch như: khí gas tự nhiên, khí hóa lỏng hoặc dầu khí, cần phải tính đến hiệu quả kinh tế của việc thu hồi nhiệt vì nhiệt độ của khí xả nóng có thể dưới 2000C.
  • Khả năng tiết kiệm năng lượng phục thuộc vào loại lò hơi và loại nhiên liệu được sử dụng. Với loại lò hơi điển hình kiểu cũ, nhiệt độ khí xả nóng đạt 2600C, ta có thể sử dụng bộ tiết kiệm để giảm nhiệt độ xuống còn 2000C, giúp tăng nhiệt độ nước cấp thêm 150C.
  • Lò hơi 3 lớp hiện đại đốt khí gas tự nhiên có nhiệt độ khí xả nóng ở mức 1400C, sử dụng bộ tiết kiệm ngưng tụ giúp giảm nhiệt độ khi xả xuống 650C và tăng hiệu suất nhiệt lên 5%.

c, Gia nhiệt không khí đốt

  • Gia nhiệt khí đốt là biện pháp thay thế việc làm nóng nước cấp. Để tăng hiệu suất nhiệt lên 1%, nhiệt độ không khí đốt phải tăng thêm 200C. Hầu hết bộ đốt dầu và khí gas trong các trạm lò hơi không được thiết kế để sử dụng ở mức nhiệt độ gia nhiệt không khí cao.
  • Các bộ đốt hiện đại có thể chịu được sự gia nhiệt không khí đốt cao hơn nhiều, do vậy, có thể coi những thiết bị này giống như bộ trao đổi nhiệt cho dòng khí xả nóng và là biện pháp thay thế bộ tiết kiện năng lượng hoặc là nhiệt độ khoảng không hay nhiệt độ của nước cấp giúp nó hoạt động.

d, Điều tiết xả hơi tự động

  • Xả hơi liên tục mà không kiểm soát sẽ rất lãng phí. Điều tiết xả hơi tự động được lắp đặt giúp phát hiện và phản ứng với suất dẫn và độ pH của nước lò hơi. Cứ 10% xả hơi cho 15kg/cm2 trong lò hơi dẫn đến mức hao hụt hiệu suất tới 3%.
  • Giảm đóng cặn và tạo bồ hóng của các lò hơi đốt than và dầu, bồ hóng tích tụ trong ống giống như chất cách nhiệt cho quá trình truyền nhiệt. Những cặn lắng như vậy cần phải loại bỏ thường xuyên. Nhiệt độ ống khói tăng lên cho thấy lượng bồ hóng tích tụ quá nhiều. Hiện tượng nhiệt độ ống khói tăng cũng xảy ra do sự đóng cặn ở bình chứa nước.
  • Nhiệt độ khí xả cao ở mức dư lượng không khí bình thường cho thấy khả năng truyền nhiệt kém. Điều này sẽ dẫn tới việc tích tụ dần cặn lắng ở phía buồng khí hay khoang chứa nước. Khi có cặn lắng ở khoang chứa nước, cần xem xét lại quy trình xử lý nước và vệ sinh ống để loại bỏ cặn lắng. Ước tính khi nhiệt độ trong ống xả khói tăng lên 22% thì tương ứng hiệu suất sẽ giảm đi 1%.
  • Nên kiểm tra và lấy số liệu nhiệt độ ống xả khói thường xuyên để đánh giá các chỉ số của cặn lắng và bồ hóng. Khi nhiệt độ khí nóng tăng thêm khoảng 200C so với nhiệt độ thông thường ở các lò hơi mới vệ sinh, cần phải nhanh chóng loại bỏ cặn lắng và bồ hóng. Do vậy, nên lắp đặt một nhiệt kế kiểu mặt đồng hồ ở chân đế của ống xả khói để kiểm tra nhiệt độ khí xả nóng.
  • Mỗi lớp bồ hóng có độ dày 1mm sẽ làm tăng nhiệt độ của ống xả khói lên 550C. Ước tính, một lớp bồ hóng dày 3mm, mức tiêu thụ nhiên liệu sẽ tăng lên khoảng 2,5%. Việc vệ sinh định kỳ bề mặt lò đốt, thùng chứa cửa lò hơi, bộ tiết kiệm năng lượng và bộ sưởi không khí sẽ giúp loại bỏ các cặn lắng bám lâu ngày.

e, Giảm áp suất hơi nước của lò hơi

  • Đây là biện pháp hiệu quả giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ ở mức cho phép từ 1 đến 2%. Giảm áp suất hơi nước đồng nghĩa với việc thu được nhiệt độ hơi nước bão hòa thấp và không cần thu hồi nhiệt thải từ ống xả khói, đồng thời còn giúp giảm nhiệt độ của khí nóng.
  • Hơi nước được sinh ra dưới áp suất (thường là áp suất cao nhất) theo yêu cầu nhiệt độ cho từng quá trình cụ thể. Trong một số trường hợp, quá tình sinh hơi không phải lúc nào cũng luôn xảy ra, và có những thời điểm áp suất lò hơi có thể giảm xuống được. Người phụ tránh điều tiết năng lượng cần xem xét kỹ lưỡng việc giảm áp suất trước khi vận hành lò hơi. Các ảnh hưởng bất lợi như: tăng lượng nước chảy từ lò hơi do giảm áp suất có thể đi ngược lại với mục đích tiết kiệm năng lượng, áp suất nên giảm theo từng đợt và không nên vượt quá 20%.

g, Điều tiết thay đổi tốc độ của quạt, thiết bị quạt gió và bơm

  • Việc điều tiết thay đổi tốc độ của quạt, thiết bị quạt gió và bơm có ý nghĩa quan trọng giúp tiết kiệm năng lượng. Thông thường, việc kiểm soát không khí đốt được hỗ trợ bởi các van tiết lưu lắp tại các quạt gió cảm ứng và cưỡng bức. Tuy van tiết lưu là thiết bị điều chỉnh đơn giản, nhưng lại thiếu chính xác, khiến khả năng điều chỉnh tại vị trí đầu và cuối của hệ thống vận hành kém. Nhìn chung, nếu đặc điểm nạp tải của lò hơi biến đổi, có thể thay thế van tiết lưu bằng một bộ điều tiết thay đổi tốc độ biến tần.

h, Thay thế lò hơi

  • Việc thay thế lò hơi được tiến hành, nếu lò hơi đang sử dụng là cũ và kém hiệu quả, hoặc lò hơi không có khả năng đốt những nhiên liệu thay thế có chi phí thấp hơn; hoặc lò to quá cỡ hay nhỏ hơn so với yêu cầu.
  • Bên cạnh việc xem xét các yếu tố về tính sẵn có của nhiên liệu và kế hoạch phát triển của mình, doanh nghiệp cũng nên cân nhắc đến yếu tố tài chính và nhân lực trước khi quyết định thay thế, vì các lò hơi thường có tuổi thọ trên 25 năm.

4. Dịch vụ tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi của Công ty BKI


Công ty BKI là đơn vị chuyên thực hiện kiểm toán năng lượng tại các cơ sở, doanh nghiệp trên cả nước. Với nhiều năm kinh nghiệm và đội ngũ chuyên gia lâu năm Công ty BKI sẽ mang đến cho những doanh nghiệp những giải pháp về quản lý, vận hành các hệ thống thiết bị tiêu hao năng lượng trong hệ thống lò hơi; hướng dẫn đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lạnh giúp giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả trong hoạt động sản xuất kinh doanh tại doanh nghiệp hướng đến phát triển bền vững.

Vui lòng liên hệ với BKI để được hỗ trợ tốt nhất:

Hotline 1: 0912809508  – Mr. HẢI

Hotline 2: 0987836315 – Mr. ĐẠI

CÔNG TY CỔ PHẦN KIỂM ĐỊNH VÀ CHỨNG NHẬN BÁCH KHOA

Trụ sở: Số 24B, Ngõ 10, Đ.Quang Lãm, P.Phú Lãm, Q.Hà Đông, Tp.Hà Nội,Việt Nam.

Điện Thoại: 02432000991- Email: bkigroup.vn@gmail.com

Đánh giá

LIÊN HỆ VỚI CHÚNG TÔI