CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒ HƠI

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒ HƠI - LÒ HƠI VƯƠNG LONG

Lò hơi để phục vụ sản xuất nên chọn loại nào cần phù hợp với nhu cầu riêng của từng công ty. Những thông tin này giúp Quý vị ít nhiều trong quyết định lựa chọn công nghệ lò hơi:

Phải nói ngay rằng, không có công nghệ lò hơi nào có ưu điểm hơn cái khác, vì cái kém hơn bị đào thải theo thời gian rồi. Thực tế, chỉ có cái nào phù hợp hơn với nhu cầu hiện tại của mình mà thôi.

Chi phí cho lò hơi hoạt động rất lớn, nên để giảm giá thành sản xuất, hướng đi đúng nhất là giảm chi phí nhiên liệu đốt lò hơi .

NHIÊN LIỆU ĐỐT LÒ HƠI:

Để tạo ra 1 tấn hơi bão hòa ở áp suất 8 bar, trung bình cần lượng nhiên liệu như sau:

Điện

(kW)

LPG

(kg)

Dầu D.O, F.O (kg)

Than đá

(kg)

Than cám

(kg)

Trấu ép, trấu vỏ (kg)

Củi cành, mạt cưa (kg)

Ghi chú

758

102

126

202

237

(Than đá, than cám, củi cành, mạt cưa đều đo ở độ ẩm không khí trung bình trong năm, là 20%. Củi hay mạt cưa ở bảng trên thuộc gỗ tạp, nếu thuộc gỗ quý thì lượng nhiên liệu cần ít hơn. Vd: nhóm 1 cần 215 kg).

Hẳn nhiên, lò hơi đốt điện thì thật đơn giản và an toàn, sạch sẽ, . . . song chi phí nhiên liệu (điện) quá cao mà thôi. Ngược lại, lò hơi đốt mạt cưa phức tạp hơn nhiều song chi phí nhiên liệu lại rất thấp nên vẫn được nhiều nơi dùng. Tuy vậy, nguồn mạt cưa không nhiều và ổn định như củi, than nên chọn nguồn nhiên liệu nào cần cân nhắc nhiều mặt.

CHỌN LOẠI LÒ NÀO?

Nước trong lò hơi là chất mang dẫn nhiệt như dầu trong lò dầu tải nhiệt hay gas trong máy lạnh. Tùy theo nhiệt độ làm việc mà chọn chất dẫn nhiệt nào mang lại hiệu quả cao nhất.

Lò hơi:

Dùng nước mang dẫn nhiệt, lợi ích căn bản là nước có giá thành rất thấp. Khi có sự cố, cần tháo nước ra sửa chữa lò thì thường xả bỏ, đơn giản và chi phí cũng thấp.

Phù hợp với nguồn nhiệt dưới 200⁰C, vì hơi bão hòa ở:

15 bar có nhiệt độ 198⁰C,
20 bar có nhiệt độ 212⁰C,
30 bar có nhiệt độ 233⁰C,
40 bar có nhiệt độ 250⁰C.

Khi cần nguồn nhiệt trên 200⁰C, áp suất tăng quá nhiều mà nhiệt độ tăng không được bao nhiêu; trong khi van, bích, ống, . . . được chế tạo chịu áp suất 16 bar, 25 bar, 40 bar có giá chênh lệch nhau khá nhiều; còn lò hơi có áp suất thiết kế trong khoảng chế tạo sẵn (Vd: 0 – 16 bar) có giá xấp xỉ như nhau.

Nếu cần nguồn nhiệt cao, người ta có thể chế tạo lò hơi quá nhiệt, song chi phí khá đắt và không phù hợp với van thông dụng nên thực tế ít người dùng. Còn lại các lò hơi có áp cao thường sử dụng áp lực chứ không quan tâm đến nhiệt độ như chạy tuốc-bin hơi nước trong các nhà máy nhiệt điện và có giá thành rất cao.

Thực tế, khi cần nguồn nhiệt cao hơn 200⁰C, thường được lựa chọn lò dầu tải nhiệt.

Nhược điểm của hơi bão hòa là không đi xa được, do mất nhiệt trên đường ống, hơi thành nước, gây mất ổn định nhiệt; nên người ta thường đặt lò hơi đến nơi sử dụng càng gần càng tốt, thực tế dưới 200m.

Lò dầu tải nhiệt:

Dùng dầu mang dẫn nhiệt, và nhiệt độ dầu tùy thuộc vào nguồn nhiệt cung cấp chứ không phụ thuộc vào áp suất, nên mặt thoáng của dầu thông với khí quyển.

Dầu chịu nhiệt các loại cũng chỉ chịu được ở nhiệt độ dưới 350⁰C, vượt quá dầu bị cháy nên thực tế lò dầu tải nhiệt chỉ dùng đối với nguồn nhiệt dưới 310⁰C.

Lò dầu tải nhiệt ít được ưu tiên chọn là do giá dầu đắt, lượng dầu dùng trong lò nhiều. Khi lò gặp sự cố, cần bồn chứa để lấy dầu ra. Khi dầu có lẫn nước, dù rất ít, chưa đầy 1 phần vạn cũng phải thay dầu mới; vì thế, khi thử áp thiết bị, tuyệt đối không được dùng nước mà phải dùng khí nén. Dầu sử dụng không quá 2 năm cũng bị biến chất, phải thay dầu mới.

Vì thế, lò dầu thường được dùng khi cần nhiệt độ 200 – 310⁰C.

Công nghệ lò hơi chất lượng - Lò Hơi Vương Long

Gas tải nhiệt:

Gas R32 chỉ phù hợp với nguồn lạnh như máy điều hòa nhiệt độ, máy đông lạnh.

CHỌN LÒ HƠI NÀO?

Trong lò hơi, nhiên liệu đốt chiếm chi phí rất lớn nên tùy thuộc công suất sử dụng mà người ta chọn đốt loại nhiên liệu nào.

Ví dụ: lò hơi rất nhỏ như quán phở đầu phố nên dùng điện tương tự như mỗi gia đình nấu cơm bằng nồi điện, dù chi phí cao nhưng không đáng kể và rất tiện dụng. Những lò hơi nhỏ hay những nơi có yêu cầu cao về vệ sinh như nhà máy sản xuất thuốc tây, sữa, . . . người ta buộc phải dùng lò hơi đốt gas, dầu. Những lò này có nơi chứa nhiên liệu rất gọn và kết cấu lò đơn giản. Còn lại, những lò lớn hơn hay lò nhỏ không đòi hỏi quá cao về vệ sinh, người ta chọn than đá, than cám, củi hoặc các chất tận dụng như: mạt cưa, trấu, vỏ điều, vỏ cà-phê, rơm rạ, rác, . . . để hạ thấp chi phí.

Tùy thuộc vào kết cấu lò hay công nghệ đốt cháy nhiên liệu rắn mà người ta phân ra các loại:

Lò hơi ghi tĩnh:

Là loại lò đơn giản: nhiên liệu đốt cháy được bỏ trên ghi; khi cháy, nhiên liệu nhỏ dần rơi qua ghi xuống hố tro, song vẫn cháy tiếp tỏa nhiệt lên làm khô nhiên liệu hay gia nhiệt cho khí cháy. Vì thế, loại lò này đơn giản nhất nhưng tiêu thụ nhiên liệu ít nhất nên mang lại hiệu quả cao nhất.

Nhưng không dùng được nhiên liệu quá nhỏ như than cám do rớt qua ghi; và nhiên liệu quá lớn không phù hợp với cấp liệu tự động, nếu cấp liệu thủ công thì khó khăn với công suất lò khá lớn (củi băm, than đá phù hợp với cấp liệu tự động).

Ví dụ: nếu sử dụng 8 tấn hơi mỗi giờ, đốt củi thanh phải cấp liệu thủ công gần 2 tấn nhiên liệu mỗi giờ; với khối lượng này nếu hoạt động lâu giờ phải dùng đến 3 – 4 công nhân.

Như vậy, lò ghi tĩnh có hiệu quả cao nhất nhưng phù hợp với lò hơi đốt nhiên liệu lớn và có công suất nhỏ, càng nhỏ, hiệu quả càng cao, rõ nhất ở lò hơi có công suất 2 - 3 tấn trở xuống (vì lò hơi luôn cần ít nhất 1 người vận hành, người đó vừa cấp liệu vừa coi lò); và lò hơi trên 6 tấn thường dùng cấp liệu tự động.

Lò hơi ghi xích:

Để đốt những nhiên liệu có kích thước quá nhỏ như than cám, khỏi bị lọt qua ghi nên ghi được làm sát lại; hậu quả là tro cũng không rơi qua được gây cản trở phản ứng cháy. Khắc phục: người ta làm ghi chuyển động, nhiên liệu cháy từ đầu đến cuối ghi, và đổ tro nóng xuống hố tro xỉ. (Than cám do khai khoáng nên lẫn đất, cát; khi cháy ở nhiệt độ 1100 – 1200⁰C, đất cát chảy lỏng liên kết lại thành xỉ. Nên đốt than cám xỉ rất nhiều, còn các nhiên liệu khác rất ít).

Lò hơi này có thêm bộ ghi xích, kết cấu phức tạp, giá thành cao lại dễ hỏng hóc. Nên người ta không chọn bộ ghi quá dài, giá đầu tư cao; đòi hỏi vận hành viên phải chọn tốc độ ghi cho đúng, nếu chậm không đủ nhiên liệu cháy, lò hơi thiếu nhiệt (thiếu công suất); nếu nhanh, nhiên liệu cháy chưa kiệt bị đổ xuống hố tro hao phí nhiên liệu.

Do ghi xích chuyển động nên phù hợp các lá ghi nhỏ, nếu hố tro để khô, nóng dễ cháy ghi; nên người ta đổ nước vào hố tro. Tro nóng đổ xuống hố nước này mất một phần nhiệt so với lò ghi tĩnh song lò ghi xích đốt được nhiên liệu rất nhỏ và dễ dàng cấp liệu tự động. Vậy, lò ghi xích không đốt được những nhiên liệu quá lớn như củi thanh, than cục; có thể đốt nhiên liệu vừa phải như củi băm.

Nhiên liệu cháy từ đầu đến cuối bộ ghi là hết; nếu ghi quá ngắn, không đủ thời gian để cháy kiệt nhiên liệu nên nếu đốt nhiên liệu càng nhiều càng phù hợp với loại lò này. Thế nên, lò ghi xích phù hợp với công suất lớn, càng lớn càng thấy rõ năng lực của nó. Rõ nhất là lò có công suất trên 10 tấn; dưới đó lò ghi xích vẫn hoạt động tốt nhưng hiệu quả không cao do đầu tư bộ ghi xích quá tốn kém.

Lò ghi xích có buồng đốt khá dài, và cháy trên mặt ghi nên gọi là cháy diện tích.

Lò hơi tầng sôi:

Cách khác để đốt nhiên liệu nhỏ như than cám mà không bị lọt qua ghi bằng cách người ta chế tạo các quạt có áp suất cao, thổi tung các nhiên liệu dạng hạt đang cháy trong buồng đốt, nên nhiên liệu cháy trong không gian gọi là cháy thể tích hay cháy tầng sôi.

Để lò hơi cháy được đúng tầng sôi đòi hỏi nhiên liệu phải chuẩn, song có nhất thiết là lò phải cháy đúng tầng sôi không, để làm gì? Quan trọng là giải quyết được vấn đề, đốt nhiên liệu nhỏ, cháy kiệt mà không phải đầu tư bộ ghi xích quá tốn kém lại hay hư hỏng.

Đốt trong lò tầng sôi, khi cháy kiệt, tro nóng trở nên nhẹ được cuốn ra sau lò qua cyclon tách tro và lấy ra ngoài nhờ rotary. Như vậy, lò ghi xích lấy tro xỉ chủ yếu ở hố tro (dưới buồng đốt, trước khi khí cháy vào ba-lông) còn lò tầng sôi lấy tro xỉ ở cyclon tách tro (cuối lò, sau khi khí cháy qua ba-lông).

Khi tro bị cuốn ra cuối lò và đưa ra ngoài khi còn nóng nên cũng như lò ghi xích, mất một phần nhiệt so với lò ghi tĩnh; nhưng lò tầng sôi đốt được các nhiên liệu nhỏ nên cấp liệu tự động dễ dàng; song áp suất gió của các quạt có hạn, không phù hợp với công suất quá lớn nên lò tầng sôi rất có hiệu quả ở những lò có công suất vừa phải, nhất là 5 – 10 tấn hơi mỗi giờ. Nhỏ hơn 5 tấn hoặc lớn hơn 10 tấn, lò tầng sôi vẫn hoạt động tốt nhưng không chắc hiệu quả bằng các lò khác.

Lò tầng sôi phù hợp với nhiên liệu nhỏ, nhưng nhiên liệu lớn vẫn đốt được, do nhiên liệu lớn vẫn nằm yên trong lò để cháy, khi thành tro tức khắc bị hút ra sau (có một lưu ý, lò tầng sôi đốt nhiên liệu lớn sẽ giảm công suất, vì lúc này lò cháy diện tích nhiều hơn).

Lò hơi hybrid:

Để phát huy được hết ưu điểm của cả 2 lò: ghi xích và tầng sôi, năm 2014, trên thế giới đã xuất hiện lò hybrid là cháy diện tích ở mặt ghi xong sang ống lò tiếp tục cháy tầng sôi. Như vậy, một phần tro xỉ rơi xuống hố tro và một phần không kém bị cuốn ra sau và lấy ra bằng cyclon tách tro và rotary.

Về kết cấu, lò hybrid hoàn toàn trông giống lò ghi xích, cũng có tất cả các bộ phận giống nhau, chỉ khác là quạt ở lò hybrid có áp suất cao hơn nhiều để hút tro ra sau lò và dấu hiệu rõ nét là lượng tro thu được ở cyclon nhiều tương đương với lượng tro đổ xuống hố tro.

Ưu điểm là lò hybrid vừa cháy diện tích vừa cháy thể tích nên kích thước bộ ghi có thể thu nhỏ và thay vào đó, ống lò làm cao hơn để cháy thể tích. Như vậy, lò hybrid giảm bớt chi phí quá cao của bộ ghi xích. Tuy nhiên, lò có công suất không lớn (dưới 10 tấn) thường không giảm được kích thước bộ ghi vì tự nó đã ngắn mà áp dụng công nghệ hybrid như hệ số an toàn, còn những lò có công suất trên 20 tấn, lò hybrid mới có bộ ghi nhỏ hơn lò ghi xích.

Tóm lại:

Dùng nhiên liệu nhỏ như củi băm, than có kích thước bằng ngón tay cái có thể dùng bất cứ lò hơi nào: ghi tĩnh, tầng sôi, ghi xích, hybrid (công suất tăng dần thì ưu tiên công nghệ dịch chuyển về bên phải); và có thể cấp liệu tự động.
Dùng nhiên liệu rất nhỏ như than cám có thể dùng lò hơi: tầng sôi, ghi xích, hybrid (công suất lớn dùng ghi xích, hybrid); và có thể cấp liệu tự động. Không thể dùng cho lò hơi ghi tĩnh.
Dùng nhiên liệu lớn như than cục, củi thanh có thể dùng lò hơi: ghi tĩnh, tầng sôi; và không thể cấp liệu tự động. Không dùng cho lò hơi ghi xích, hybrid.
Ngoài ra, cháy tối ưu nhất là lò ghi tĩnh vì tận dụng được cả tro nóng, khi tro nguội mới cào ra ngoài nhưng nếu đốt nhiên liệu quá lớn, không cấp liệu tự động được thì rất gian nan, vất vả. Còn các công nghệ khác: tầng sôi, ghi xích, hybrid đều thải bỏ tro nóng nên hiệu quả cháy như nhau; một khi nhiên liệu cháy kiệt, đều tỏa ra một lượng nhiệt như nhau, bất kể công nghệ đốt lò hơi kiểu nào hay kích thước nhiên liệu to nhỏ ra sao!
Chi phí nhiên liệu ít phụ thuộc vào công nghệ mà phụ thuộc chính vào giá mua nhiên liệu. Ví dụ: để tạo ra 1 tấn hơi cần bao nhiêu nhiên liệu loại nào, chi phí tương ứng ra sao?
Như vậy, các công nghệ đốt lò hơi phụ thuộc chủ yếu vào kích thước nhiên liệu và tính tương đối của công suất lò, còn nhiên liệu là gì: than hay củi không quan trọng, miễn cháy là được. Rừng cây xanh không chủ tâm đốt còn cháy huống hồ là lò hơi được điều khiển và thiết kế kỹ lưỡng. Quan trọng là đạt độ nóng cần thiết thì rừng xanh hay rác thải khi cháy đều khó lòng dập tắt được.