Cân bằng nhiệt lò hơi: 100 đồng tiền củi, bao nhiêu đồng thật sự “vào hơi”?

Củi ướt, cấp liệu không đều hay thiếu gió làm nhiên liệu chưa cháy hết. Khói đen, muội dày và than lẫn trong tro là nhiệt đã mua nhưng chưa dùng. Anh chị có thể tự thử: lấy một ít tro ở cuối ghi rồi xem còn bao nhiêu mẩu đen chưa cháy.

Độ ẩm là khoản lớn nhất mà sổ sách hay bỏ sót. Nhiệt trị thấp của gỗ khô khoảng 18,5 MJ/kg. Khi củi chứa 20% nước, nhiệt trị thực còn khoảng 14,3 MJ/kg. Khi chứa 40% nước, con số chỉ còn khoảng 10,1 MJ/kg. Hai xe củi cùng số ký có thể chênh nhau gần 30% nhiệt, mà phần chênh đó không hiện ra trên phiếu cân.

Gió là con dao hai lưỡi. Thiếu gió thì cháy không kiệt, thừa gió thì khí lạnh bị đốt nóng rồi thổi thẳng ra ống khói. Vì vậy q2 và q3, q4 luôn đi ngược nhau, và mục tiêu là điểm tổng tổn thất nhỏ nhất, không phải đẩy riêng một khoản về thấp nhất.

Nhiệt phải đi qua thành ống để vào nước. Muội bám phía khói và cáu bám phía nước đều cản dòng nhiệt, nên khói rời lò nóng hơn dù cháy tốt. Điểm khác là mức độ nguy hiểm: muội chủ yếu làm tốn nhiên liệu, còn cáu có thêm rủi ro quá nhiệt thành ống.

Dấu hiệu dễ thấy nhất là nhiệt độ khói tăng dần so với lúc lò mới vệ sinh, ở cùng mức tải. Vì thế nên ghi một “mốc sạch” ngay sau mỗi lần vệ sinh. Không có mốc này, mọi con số nhiệt độ khói đều khó diễn giải.

Phần cáu cặn đã có hai bài riêng: cáu cặn làm tốn thêm nhiên liệu và phân tích mẫu cặn lò hơi.

Tổn thất theo khói phụ thuộc hai số: khói nóng bao nhiêu và trong khói có bao nhiêu không khí dư. O₂ trong khói cho biết lượng dư đó. Anh chị kéo hai thanh dưới theo số đo của lò mình.

Công cụ cho thấy hai đòn bẩy: hạ nhiệt độ khói và giữ gió dư vừa đủ. Tuy nhiên không phải khói càng nguội càng tốt. Khói xuống dưới điểm sương sẽ ngưng axit, ăn mòn bộ hâm nước, bộ sấy không khí và đường khói phía sau.

Góc nhìn riêng về nhiệt độ khói có trong bài ống khói nóng 250°C. Nếu muốn tận dụng phần nhiệt này, anh chị tham khảo thu hồi nhiệt khói thải của VLB Boiler. Trước khi lắp thêm thiết bị trên đường khói, nên xem luôn hệ thống xử lý khói bụi vì nó ảnh hưởng tới sức hút của quạt.

Một bảng đủ dùng cho quản lý không cần phòng thí nghiệm. Nên làm trong một ca chạy ổn định, tải gần mức thường ngày, tối thiểu vài giờ liên tục.

1. Chốt ranh giới: tính từ nhiên liệu vào phễu tới hơi ra ống góp, nước cấp vào lò và khói qua cửa ra.
2. Cân nhiên liệu trong ca và lấy mẫu đo độ ẩm. Không có cân thì đếm xe, đếm thùng và ghi rõ là số ước.
3. Ghi lưu lượng hơi hoặc nước cấp, áp hơi và nhiệt độ nước cấp theo từng giờ.
4. Đo nhiệt độ khói và O₂ tại cùng một vị trí, nhiều lần trong ca.
5. Lấy mẫu tro cuối ghi, ghi số lần xả đáy và thời gian mỗi lần.
6. Cộng lại thành bảng, so với số thiết kế và so với lần đo trước.

Ví dụ lò 2 t/h, hơi 8 bar, nước cấp 30°C, củi giả định 3.000 kcal/kg. Với hiệu suất 76%, lò cần khoảng 555 kg củi mỗi giờ. Hiệu suất lên 77% thì cần khoảng 548 kg. Chạy 8.000 giờ một năm, một điểm hiệu suất ở đây tương đương khoảng 58 tấn củi. Anh chị nhân với giá củi đang mua để ra số tiền của nhà máy mình.

Bài hiệu suất lò hơi 65 hay 80 đi sâu hơn vào phần quy ra tấn củi. Lò tự nhiên ăn nhiều nhiên liệu hơn thì xem thêm lò hơi tiêu hao nhiên liệu bất thường trên VLB Boiler.

Ba sai lầm khi đọc bảng

Tham khảo: phương pháp cân bằng nhiệt lò hơi trong ASME PTC 4 và EN 12952-15; công thức Siegert cho tổn thất khói; nhiệt trị gỗ theo độ ẩm tính từ nhiệt trị khô 18,5 MJ/kg, ẩn nhiệt khoảng 2,44 MJ/kg nước. Số trong bài là ước tính lý thuyết theo giả định đã ghi.