Lò hơi là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất điện, hóa chất, thực phẩm. Bài viết sau đây sẽ cung cấp thông tin chi tiết về lò hơi, từ cấu tạo đến nguyên lý hoạt động, cũng như ứng dụng phổ biến của lò hơi trong thực tế.

1 . Lò hơi công nghiệp là gì?

• Lò hơi là là hệ thống thiết bị công nghiệp có nhiệm vụ chuyển đổi nước thành hơi nước thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu. Các nhiên liệu thường được sử dụng bao gồm than đá, dầu, biomass, trấu, củi và nhiều các loại khác. Hơi nước sinh ra từ lò hơi được sử dụng rộng rãi tring công nghiệp với vai trò là chất tải nhiệt.

Lò hơi có nhiệm vụ chuyển đổi nước thành hơi nước thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu 

• Những lĩnh vực thường sử dụng lò hơi bao gồm chế biến thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi, sản xuất bia, nước giải khát, giặt là, bao bì… Ngoài lò hơi, doanh nghiệp còn có thể lựa chọn các thiết bị khác như lò gia nhiệt dầu hoặc tận dụng khói nóng từ lò đốt để sử dụng nhu cầu về nguồn nhiệt có cho các mục đích sản xuất khác để tối ưu, tiết kiệm chi phí.

2 . Ưu điểm của hệ thống lò hơi

Hệ thống lò hơi công nghiệp mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho các nhà máy, xí nghiệp, giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và đảm bảo an toàn:

• Vận hành an toàn trong môi trường cấm sử dụng nhiên liệu lửa hoặc điện

• Đa dạng nguồn nhiên liệu như than, củi, gỗ, dầu, biomass,… phù hợp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

• Hiệu suất cao, cung cấp nguồn nhiệt ổn định, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất. Lò hơi hiện đại, đặc biệt là sử dụng công nghệ tiên tiến như lờ hơi tầng sôi hay lò hơi đốt sinh khối, có thể đạt hiệu suất nhiệt từ khoảng 80% đến 95% tùy thuộc vào thiết kế và loại nhiên liệu.

• Chi phí vận hành thấp, dễ bảo trì hơn so với các thiết bị gia nhiệt khác. Lò hơi đáp ứng các nhu cầu sử dụng năng lượng sạch và giúp các nhà máy sản xuất tiết kiệm 10 – 20% chi phí sản xuất.

• Nước làm chất tải nhiệt phổ biến, rẻ và thân thiện với môi trường.

3. Cấu tạo của nồi hơi công nghiệp

Cấu tạo của nồi hơi công nghiệp 

• Hệ cấp liệu: Hệ thống này sẽ có các thiết bị như xe múc, xe xúc, phễu chứa liệu, băng tải, gầu tải,… được vận hành 1 cách tự động / bán tự động, có khả năng tự định lượng cũng như tự cấp nhiên liệu cho lò hơi

• Buồng đốt: Là bộ phận quan trọng nhất của lò hơi, buồng đốt gồm: nấm phun, chùm ống hấp thụ bức xạ nhiệt, chùm ống sinh hơi. Buồng đốt hoạt động ở nhiệt độ cao, đốt cháy nhiên liệu 1 cách hiệu quả. Đồng thời, buồng đốt cũng chịu trách nhiệm hấp thụ nhiệt cho quá trình sinh hơi nước.

• Bộ thu hồi nhiệt: Còn gọi là bộ tiết kiệm nhiệt, gồm bộ sấy không khí và bộ hâm nước. Bộ thu hồi nhiệt được đặt trên đường khói ra từ buồng đốt, nhằm tận dụng nhiệt lượng từ khói thải cũng như truyền nhiệt cho nước hoặc không khí. Khi không khí hoặc chất lỏng chạy qua bộ tiết kiệm nhiệt, chúng sẽ hấp thụ nhiệt từ khói thải và nóng lên. Lò hơi nên bố trí bộ thu hồi nhiệt vì nó tăng hiệu suất của lò hơi, đồng thời giảm nhiệt độ khí thải ra môi trường

• Hệ thống lọc bụi: Giúp xử lý tro ở quá trình cháy nhiên liệu, để khí thải sau khi thoát ra giảm mức độ ô nhiễm.

• Quạt hút và ống khói: Sau khi được tận dụng nhiệt, phần khói thải sẽ được xử lý lọc bụi qua nhiều cấp, rồi được quạt hút đẩy lên trên ống khói và thải ra môi trường.

4 . Nguyên lý hoạt động của hệ thống nồi hơi

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống nồi hơi 

• Hệ thống lò hơi hoạt động dựa trên một nguyên lý tương đối đơn giản. Nồi hơi là bình kín có thiết kế hình trụ, bên trong chứa nước và hơi nước. Nước trong nồi được làm nóng bởi ngọn lửa hoặc khí nóng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, từ đó tạo ra hơi nước dưới áp suất nhất định. Áp suất này sẽ phụ thuộc vào thông số kĩ thuật và thiết kế của từng loại nồi hơi. Hơi nước sau đó được dẫn qua các đường ống để cung cấp cho các hệ thống sản xuất như hệ thống sấy, dàn trao đổi nhiệt và nhiều ứng dụng khác trong nhà máy.

5 . Các loại nồi hơi công nghiệp phổ biến hiện nay

5.1 Lò hơi tầng sôi: Là công nghệ đốt hiện đại, dùng đốt các loại nguyên liệu nhỏ như than bột, trấu rời, mùn cưa. Lò hơi tầng sôi nổi bật với ưu điểm là khả năng tận dụng tốt nhiên liệu, tiết kiệm chi phí, giảm thiểu ô nhiễm. Tuy nhiên chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu bảo trì kĩ lưỡng, hệ thống phức tạp, cần kỹ thuật viên chuyên nghiệp vận hành

Sơ đồ tổng quát của một hệ thống lò hơi tầng sôi 

5.2 Lò hơi ghì tĩnh: Là loại lò hơi truyền thống, được sử dụng cho các doanh nghiệp với nhu cầu sử dụng không quá lớn. Loại lò này sử dụng nhiên liệu như củi cây, than cục và trấu với khả năng cháy hiệu quả cũng như vận hành ổn định trong thời gian dài, thiết kế đơn giản dễ vận hành. Tuy nhiên chỉ phù hợp cho công suất dưới 8 tấn/h, cơ giới hóa chưa hoàn toàn trong việc cấp nhiên liệu, không phù hợp cho các doanh nghiệp cần lượng hơi lớn.

Hình ảnh minh họa của lò hơi ghi tĩnh 

6 . Những nguy cơ tiềm ẩn khi vận hành hệ thống lò hơi

• Nổ áp suất: Nguy cơ nổ vật lý có thể xảy ra do vật liệu sản xuất nồi hơi không đảm bảo an toàn hoặc không thực hiện kiểm tra định kỳ để xác định trình trạng kết cấu của thiết bị

• Bỏng: Hiện tượng rò rỉ hơi nước qua các van ngắt, van an toàn hoặc đường ống có thể gây ra tình trạng bỏng cho người vận hành. Ngoài ra, than cháy qua cửa phun lò cũng tạo ra nguy cơ này

• Điện giật: Sự cố điện giật có thể xảy ra nếu thiết bị điện gắn với nồi hơi không được lắp đặt đúng cách theo các nguyên tắc an toàn kĩ thuật. Điều này không chỉ gây nguy hiểm cho người vận hành mà còn có thể gây hư hỏng cho hệ thống.

• Môi trường làm việc không an toàn: Môi trường xung quanh lò hơi có thể chứa nhiều khói bụi, nhiệt độ cao, kém thông thoáng và khí độc như CO và CO2. Tình trạng này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe và sự an toàn của nhân viên làm việc trong khu vực này.

Để giảm thiểu các nguy cơ tiềm ẩn, việc chọn lựa lò hơi chất lượng và tuân thủ hướng dẫn cụ thể từ nhà sản xuất là điều cần thiết. Việc đảm bảo tính an toàn và hiệu suất của lò hơi sẽ góp phần bảo vệ sức khỏe và an toàn cho nhân viên cũng như tăng cường hiệu quả hoạt động của hệ thống.

7 . Ung dụng của hệ thống lò hơi công nghiệp

• Trong ngành công nghiệp dệt, nhuộm thì hơi nước từ lò hơi được dùng để thực hiện các công đoạn nhuộm, hồ, sấy, vải

• Trong ngành thực phẩm dùng lò hơi đốt dầu hoặc gas để đảm bảo yếu tố an toàn vệ sinh thực phẩm và sự ổn định. Với chức năng chính là dùng hơi nước để sản xuất các loại đóng hộp như sữa, thịt, rượu, nước.

• Trong ngành giao thông đường biển lò hơi phục vụ sinh hoạt và dòng hơi được tạo ra có tác dụng truyền động năng làm quay tuabin ở chân vịt của tàu thuyền.

• Trong ngành điện năng lò hơi giúp tạo ra dòng hơi có động năng cao để tác động lên các cánh quạt tuabin hơi và làm quay tuabin. Kết quả sinh ra điện năng.