Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Giới Thiệu Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Trong công nghiệp, hơi nước được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành nghề sản xuất. Lò hơi đốt dầu, đốt gas được sử dụng để gia nhiệt nước thành hơi nóng, tùy theo mục đích sử dụng mà tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp để áp ứng nhu cầu sản xuất hoặc phát diện. Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Nguồn năng lượng để cấp nhiệt cho lò hơi đến từ đầu đốt, đầu đốt có chức năng đốt cháy nhiên liệu, quá trình đốt cháy sẽ sinh ra năng lượng trong lò hơi và cấp nhiệt cho quá trình sinh hơi. Nhiên liệu chính thường được sử dụng trong là khí LPG, CNG, LNG, dầu FO, DO.

Tùy vào từng loại nhiên liệu mà các nhà sản xuất đầu đốt sẽ thiết kế đầu đốt sao cho phù hợp để đảm bảo quá trình cháy được tốt nhất. Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất đầu đốt, trong đó có thể kể đến một số hãng thông dụng như: Saccke, Weishaupt, Riello, Ecoflame, Zecco, …. Mỗi hãng sản xuất đều có ưu nhược điểm, công nghệ sản xuất khác nhau và nhà chế tạo lò hơi sẽ chọn các đầu đốt theo nhu cầu của từng khách hàng. Đồng thời tùy vào từng loại nhiên liệu sẽ có một hệ cấp nhiên liệu khác nhau.

Lò hơi đốt dầu, đốt gas
Lò hơi đốt dầu, đốt gas

Ưu nhược điểm Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Ưu điểm Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

  • Hệ thống đơn giản, nhỏ gọn, chiếm ít diện tích lắp đặt, thời gian lắp đặt ngắn.
  • Dễ vận hành, dễ bảo trì sửa chữa.
  • Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
  • Chi phí bảo trì, sửa chữa thấp.
  • Hiệu suất cao, hiệu suất hệ thống có thể lên tới 96%.
  • Quán tính nhiệt thấp, tốc độ thay đổi tải rất nhanh, rất phù hợp với các hệ thống thiết bị sử dụng hơi có tải dao động mạnh, đột ngột.
  • Ít gặp sự cố (do rất ít thiết bị và thiết bị rất đơn giản).
  • Thân thiện với môi trường (ngoại trừ trường hợp đốt dầu FO/ R-FO).

Nhược điểm Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

  • Chi phí nhiên liệu cho quá trình vận hành cao.
  • Lò này không cho phép đốt đa dạng nhiên liệu, chỉ đốt được các loại nhiên liệu khí và lỏng, thông thường chỉ đốt từ 1 đến 2 nhiên liệu. Những đầu đốt cho phép đốt hỗn hợp nhiều liệu nhiên liệu khác nhau thường có giá rất cao.
  • Không tận dụng các nguồn nhiên liệu hiện có ở địa phương.
  • Các đầu đốt hầu hết được sản xuất và lắp đặt ở nước ngoài, dẫn đến sự phụ thuộc vào công nghệ. Trong những trường hợp có yêu cầu đặc biệt, thời gian sản xuất đầu đốt (theo yêu cầu cảu khách hàng) thường rất lâu. Hơn nữa, khi hư hỏng những đầu đốt này thì công tác bảo trì sửa chữa có thể kéo dài.

Hệ thống lò hơi đốt dầu, đốt gas

Các hệ thống đốt LPG, CNG, LNG và DO sẽ không cần hệ thống xử lý khí thải riêng, vì các loại nhiên liệu này khi đốt xong thì thành phần khói thải đã đáp ứng điều kiện môi trường của Việt Nam. Riêng đối với nhiên liệu dầu FO, trong dầu FO có chứa hàm lượng lưu huỳnh cao, nên khi đốt xong trong khí thải có chứa hàm lượng SO2 cao nên phải có một hệ thống xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường.

Phân loại lò hơi đốt dầu, đốt gas:

Dựa vào cấu tạo có thể phân loại lò hơi đốt dầu đốt gas theo 2 loại:

  • Lò hơi ống lò ống lửa
  • Lò hơi ống nước.

Tùy vào công suất và thông số hơi mà nhà sản xuất sẽ lựa chọn cấu tạo phù hợp.

Dựa vào thông số hơi có thể chia ra:

  • Lò hơi sinh hơi bão hòa
  • Lò hơi sinh hơi quá nhiệt.

Dựa vào nhiên liệu có thể chia ra:

  • Lò hơi đốt nhiên liệu khí
  • Lò hơi đốt nhiên liệu lỏng
  • Lò hơi  đốt đồng thời nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng

Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Cấu tạo hệ thống lò hơi đốt dầu đốt gas.

Một hệ thống lò hơi đốt dầu, đốt gas sẽ bao gồm các thiết bị chính như sau:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lò hơi đốt dầu đốt gas
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lò hơi đốt dầu đốt gas

 

 

Hệ thống cấp liệu.

Hệ thống cấp liệu đối với nhiên liệu khí (CNG, LPG, LNG) và lỏng (DO, FO) sẽ có sự khác biệt. Đối với nhiên liệu khí, thông thường hệ thống sẽ có một bồn chứa lớn, được thiết kế đảm bảo các tiêu chuẩn nghiệm ngặt để chứa được nhiên liệu khí. Từ bồn chứa này, nhiên liệu khí sẽ được dẫn đến hệ gastrain (hệ thóng điều chỉnh áp suất, lưu lượng) trước khi vào đầu đốt.

Đối với lò hơi sử dụng nhiên liệu lỏng (dầu DO, dầu FO, dầu KO, dầu R-FO, …), Nhiên liệu sẽ được chứa trong một bồn lớn, sau đó thông qua hệ thống bơm, dầu được cấp vào một bồn dầu chứa trung gian (khoảng 500 đến 1000 lít, tùy theo công suất lò).

Từ bồn dầu này sẽ được một hệ thống bơm và thiết bị để điểu khiển áp suất và lượng dầu cần cấp cho đầu đốt. Tuy nhiên trong trường hợp đốt dầu FO hoặc R-FO, do độ nhớt dầu này rất cao khi ở nhiệt độ môi trường nên cần phải có hệ thống gia nhiệt bằng điện trở để giảm độ nhớt (đặc biệt là những vùng có nhiệt độ môi trường thấp).

Đầu đốt.

Đầu đốt là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống lò. Tại đây, gió và nhiên liệu được hòa trộn, đốt cháy, tạo ra năng lượng nhiệt để cấp cho hệ thống.

Có nhiều cách phân loại đầu đốt, trong đó cách phổ biến là dựa vào nhiên liệu. Theo cách này, đầu đốt sẽ được phân loại thành các loại cơ bản như sau:

  • Đầu đốt nhiên liệu khí (Gas: CNG, LPG, LNG)
  • Đầu đốt nhiên liệu lỏng (Dầu: FO, DO, KO, …)
  • Đầu đốt đa nhiên liệu, đốt được cả khí và lỏng (còn gọi là Dual fuel)

Ngoài ra, người ta cũng thường phân loại đầu đốt dựa theo khả năng điều chỉnh tải. Theo cách này, đầu đốt được phân thành đầu đốt đơn cấp, hai cấp, ba cấp, vô cấp (có thẻ điều chỉnh tùy ý công suất đầu đốt theo tải).

Ngày nay, trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất đầu đốt, mỗi hãng có những công nghệ đặc thù để quá trình cháy đạt được hiệu suất cao nhất. Công nghệ của các hãng ngày càng phát triển và chế tạo được các đầu đốt ngày càng hiệu quả với chi phí phù hợp hơn. Bên dưới là sơ đồ các thiết bị cơ bản được gắn trên đầu đốt dầu của hãng Reillo.

sơ đồ thiết bị trên đầu đốt dầu reillo
sơ đồ thiết bị trên đầu đốt dầu reillo

 

 

Các thiết bị trên đường ống dầu.

  • Các thiết bị trên đường ống dầu.
  • P: Hệ thống bơm bao gồm lọc và van điều chỉnh áp suất.
  • P0min: Công tắc áp suất bảo vệ khi áp dầu không đủ.
  • VF: Van điện từ trên đường dầu cấp.
  • VS: Van an toàn.
  • MM: Đồng hồ áp suất.
  • NL: Ống dẫn dầu tới béc phụn.
  • U: béc phun.
  • MR: Đồng hồ áp trên đường dầu hồi.
  • SM: Servomotor điều khiển gió cấp vào đầu đốt.
  • R0: Van điện từ trên đường dầu hồi.
  • VR và VR1: Van an toàn trên đường dầu hồi.

Thân lò hơi đốt dầu, đốt gas

Thân lò hơi đốt dầu đốt gas thường được chia làm 2 dạng: ống lò ống lửa và ống nước.

Đối với dạng lò ống lò ống lửa, buồng đốt lò có dạng hình trụ. Ống trụ này được chế tạo từ kim loại, bề mặt có thể có dạng trơn hoặc lượn sóng. Lửa sẽ cháy bên trong ống trụ này và nước sẽ bao bọc bên ngoài. Lượng nhiệt sinh ra từ quá trình cháy sẽ được nước bao quanh hấp thu thông qua vách buồng đốt và chuyển thành năng lượng trong hơi nước.

Các bề mặt sinh hơi còn lại cũng được đặt chìm trong nước và gồm 2 nhóm: hộp ngoặt khói (kết nối buồng đốt với các ổng lửa) và ống lửa (các ống này thường có đường kính khá nhỏ, thông thường là từ ~42 mm đến ~76 mm và được đặt 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, di chuyển vào các các ống lửa.

Nếu muốn sản xuất hơi quá nhiệt, người ta thường lặp đặt thêm một số ống quá nhiệt bổ sung trong hộp ngoặt khói.(hộp khói ướt)

Xét về ứng dụng, lò hơi ống lò ống lửa thường được thiết kế hoạt động ở công suất nhỏ nên phù hợp với các doanh nghiệp hoặc cơ sở sản xuất vừa và nhỏ.

cấu tạo lò hơi đốt dầu, đốt gas ống lửa
cấu tạo lò hơi đốt dầu, đốt gas ống lửa

Lò hơi ống nước có buồng đốt được cấu tạo từ các vách ướt lò hơi, nước nằm phía trong ống, nhiên liệu cháy trong buồng đốt sẽ truyền nhiệt cho nước bên trong ống, sau khi cháy xong, khói nóng sẽ đi qua các chùm ống sinh hơi để tiếp tục trao đổi nhiệt và thoát ra phía ngoài lò hơi. Lò hơi ống nước thường được thiết kế với công suất và thông số làm việc (áp suất, nhiệt độ) cao hơn nên thường được ứng dụng cho các quy trình sản xuất có quy mô lớn, đặc biệt là các nhà máy cho nhu cầu hơi quá nhiệt hoặc sinh hơi phát điện.

Lò hơi ống nước được chia làm 3 dạng dựa vào hình dáng là: lò chữ D, lò chữ O, lò chữ A. Ngoài ra cũng có một số biến thể khác nhưng ít phổ biến hơn.

Các loại lò hơi đốt dầu, đốt Gas ống nước
Các loại lò hơi đốt dầu, đốt Gas ống nước

Hệ thống tận dụng nhiệt bao gồm bộ sấy không khí và bộ hâm nước.

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

Trong một vài trường hợp, để tiết kiệm chi phí đầu tư, đặc biệt là đối với lò hơi có công suất nhỏ, người ta thường không lắp đặt hệ này.

Vì khói nóng sau khi ra khỏi lò hơi thường có nhiệt độ khá cao, nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây lãng phí năng lượng. Do đó, để tiết kiệm năng lượng, các nhà sản xuất sẽ thiết kế thêm bộ hâm nước (lắp ngay ở vị trí khói thoát khỏi lò) để thu hồi nguồn năng lượng này, từ đó nâng cao hiệu suất cho hệ thống lò. Những bộ hâm nước này thường được cấu tạo từ các ống cánh vì khói thải từ lò hơi đốt dầu đốt gas thường rất sạch, không sợ bám bụi.

Đối với những lò lớn, ngoài bộ hâm nước, đôi khi người ta còn thiết kế thêm bộ sấy không khí. Thiết bị này sẽ giúp hệ thống lò thu hồi triệt để hơn nguồn năng lượng còn dư trong khói thải, từ đó làm tăng hiệu suất lò hơi. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng, ngay cả đối với các hệ lò đốt gas- đốt dầu công suất lớn, bộ sấy không khí vẫn rất hiếm khi được lắp đặt. Lý do là bộ hâm nước của các hệ thống này thường được thiết kế từ ống cánh nên khả năng thủ hồi nhiệt rất lớn trong khi vẫn duy trì được kích thước nhỏ gọn.

Hệ thống quạt cấp gió, quạt hút khói.

Đối với những lò hơi có công suất nhỏ, quạt cấp gió thường được thiết kế đi kèm với đầu đốt, do đó hệ thống cấp gió rất gọn nhẹ. Ngược lại, ở những lò hơi có công suất lớn, quạt cấp gió thường được thiết kế tách rời khỏi đầu đốt và đôi khi, người ta còn thiết kế thêm hệ thống tuần hoàn khói nhằm tăng hiệu suất lò và kiểm soát NOx tốt hơn.

Không giống các lò đốt nhiên liệu rắn, các lò đốt nhiên liệu dầu và khí thường chỉ có một quạt cấp duy nhất cho một hệ đầu đốt. Nhiên liệu sẽ cháy triệt để ngay tại đầu đốt bằng nguồn gió cấp 1 này và không cần cấp thêm gió cấp 2. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là trong mỗi hệ thống lò hơi chỉ có một quạt cấp. Trái lại, ở những lò có công suất lớn, người ta thường sử dụng cùng lúc nhiều đầu đốt lắp song song với nhau, và do đó, người ta thường sử dụng rất nhiều quạt cấp cùng lúc, mỗi quạt dùng riêng cho một đầu đốt.

Trong trường hợp trên đường khói không có các thiết bị xử lý khói thải (xem mục 2-f) thì người ta thường không lắp đặt quạt hút khói. Và khi đó, áp suất khói trong các đường ống dẫn khói sẽ là áp suất dương (ngoại trừ vị trí bên trong ống khói và lân cận ống khói sẽ có khả năng hình thành áp âm do lực tự hút của ống khói).

Trong các trường hợp ngược lại, khi người ta lắp đặt hệ thống xử lý khói thải, trở lực trên đường khói thường sẽ tăng khá cao và do đó, việc lắp đặt thêm quạt hút khói là điều cần thiết.

Hệ thống xử lý khí thải.

Ở các lò đốt nhiên liệu dầu-khí, nồng độ CO và bụi trong khói thường rất nhỏ, hoàn toàn có thể bỏ qua. Và, ngoại trừ nhiên liệu FO/ R-FO (và một số rất ít nhiên liệu đầu khí ít gặp khác như Off-gas chẳng hạn) có chứa lượng lớn lưu huỳnh, khi đốt cháy sinh ra SO2 là loại khí gây ô nhiễm môi trường, các loại nhiên liệu dầu khí phổ biến khác thường không chứa Lưu Huỳnh. Do đó, khói thải của các hệ thống lò này thường rất sạch. Đối với trường hợp đốt FO/ R-FO, người ta thường phải lắp đặt thêm một tháp hấp thụ SO2 để loại bỏ khí này trước khi xả khói ra khí quyển.

Mối nguy hại lớn nhất đáng quan tâm có lẽ là NOx- một nhóm các loại Oxit axit được hình thành khi Ni- tơ bị đốt cháy trong ngọn lửa có nhiệt độ cao và có nhiều Oxy.

Trong các thế hệ đầu đốt cũ hoặc đầu đốt giá rẻ, việc điều chỉnh chế độ cháy hợp lý cho ngọn lửa tại đầu đốt thường ít được lưu ý, do đó tiềm ẩn khả năng hình thành NOx. Tuy nhiên, các thế hệ đầu đốt gần đây, thành phần khí NOx trong khói thường khá nhỏ và khói thải có thể dễ dàng đáp ứng điều kiện môi trường mà không cần lắp thêm thiết bị xử lý, hấp thụ.

Hệ thống bồn nước và bơm cấp nước cho lò hơi.

Để đảm bảo nguồn nước cấp ổn định cho hệ thống lò hơi, người ta thường phải thiết kế một bồn nước có thẻ tích đủ lớn (thường thiết kế theo tiêu chuẩn HEI).

Thông thường, ở các hệ ống lò ống lửa có công suất nhỏ, người ta thường không lắp đặt bộ hâm nước (như đã nói ở trên) và do đó, không cần bảo vệ bộ hâm nước khỏi sự ăn mòn của Oxy và CO2 tan trong nước. Khi đó, để tiết kiệm chi phí đầu tư, người ta thường không lắp hệ khử khí.

Ngược lại, trong trường hợp hơi nước yêu cầu chất lượng cao hoặc khi có lắp bộ hâm nước bằng thép, việc lắp đặt bộ khử khí trở thành điều bắt buộc. Điều này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, lâu dài trước tác động ăn mòn của các khí không ngưng tan trong nước, đặc biệt là Oxy và CO2.

Cũng dựa trên cân nhắc về sự hoạt động ổn định của hệ thống, các bơm nước ngày nay thường được trang bị biến tần để có thể thay đổi lưu lượng nước cấp vào lò khi nhu cầu sử dụng hơi thay đổi. Điều này không chỉ giúp cho việc kiểm soát mức nước trong lò hơi được thực hiện dễ dàng hơn, nhằm tránh hiện tượng cạn nước gây hư hỏng ống trao đổi nhiệt hoặc mức nước quá cao gây nên hiện tượng cuốn ẩm vào hơi mà còn giúp cho các ống trao đổi nhiệt trong bộ hâm nước được làm mát liên tục, tránh co giãn đột ngột và quá nhiệt vật liệu ống làm giảm tuổi thọ của thiết bị.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Nhiên liệu được chứa trong hệ thống bình chứa trung tâm, được đưa đến đầu đốt qua hệ thống đường ống. (Đối với nhiên liệu lỏng sẽ có hệ thống bơm vận chuyển nhiên liệu, đối với nhiên liệu khí gas thì đã có sẵn áp suất trong nhiên liệu nên sẽ không cần hệ thống bơm mà đi đường ống đến thẳng đầu đốt). Trước khi nhiên liệu được đưa vào đầu đốt, trên đường ống sẽ có các thiết bị, hệ thống van, hệ thống điều khiển để đảm bảo áp suất và lượng nhiên liệu cấp vào đầu đốt. Nhiên liệu được đưa đến đầu đốt sẽ có một hệ thống bên trong đầu đốt hòa trộn với gió được cấp từ hệ thống quạt cấp.

Đầu đốt sẽ điều khiển sao cho tỷ lệ gió phù hợp với lượng nhiên liệu cấp vào để quá trình cháy được diễn ra tốt nhất. Nhiên liệu sau khi cháy sẽ sinh ra khói nóng có nhiệt độ cao, khói này sẽ đi qua các bề mặt trao đổi nhiệt và cung cấp năng lượng để sinh hơi. Sau khi ra khỏi lò hơi, khói thải vẫn còn năng lượng nên thường sẽ có hệ thống tận dụng nhiệt thải (bao gồm bộ hâm nước và bộ sấy không khí) để tận dụng thêm năng lượng khói trước khi thải ra ống khói và ra môi trường.

 Tùy vào từng hệ thống mà nhà sản xuất có thiết kế hệ thống tận dụng nhiệt thải hay không, trong một số trường hợp với các hệ thống nhỏ, sẽ không có hệ thống này. Như đã đề cập phía trên, đối với trường hợp đốt dầu FO phải có hệ thống xử lý SOx trước khi thải ra môi trường.

Ứng dụng của Của Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas

Lò hơi đốt dầu, đốt gas được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực sản xuất như đường, bánh kẹo, thức ăn chăn nuôi, cao su, giấy, thực phẩm, y tế, v.v…. Lò hơi đốt dầu đốt gas có quán tính nhiệt thấp, khả năng điều chỉnh tải tốt nên được ứng dụng cho các ngành sản xuất có yêu cầu thay đổi tải nhanh, khả năng điều chỉnh tải linh hoạt. Bên cạnh đó, với kết cấu nhỏ gọn và ít gây khói bụi ô nhiễm, ít gây tiếng ồn, nên lò hơi đốt dầu, đốt gas sử dụng được cho các cơ sở sản xuất gần khu dân cư.

Với các lò có công suất lớn, cần tiêu thụ một lượng lớn nhiên liệu, nên thường được lắp ở các khu vực địa lý có sẵn nguồn nhiên liệu gas và dầu, đặc biệt do CNG thường rất khó tích trữ, phải cung cấp trực tiếp bằng đường ống nên các lò đốt CNG thường được lắp đặt ở các khu vực có hệ thống đường ống phân phối gas.

Mời Xem thêm Sản Phầm Lò Hơi Đốt Dầu, Đốt Gas của Fansipan vina tại: https://fsp.com.vn/lo-hoi-dot-dau


Mọi chi tiết  đặt hàng, tư vấn thiết kế, quý khách vui lòng gửi thông tin đến chúng tôi qua:

Gọi Ngay: 0888 294 499

Zalo: 0888 294 499

Mời Gửi Email Yêu Cầu

Website: fsp.com.vn

Nhân viên công ty tiếp nhận trả lời tư vấn, báo giá sản phẩm 24/7

Nếu bạn có thắc mắc hay cần trợ giúp gì vui lòng để lại bình luận để Lâm Phan hỗ trợ nhé.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

CAPTCHA ImageChange Image