Nguồn năng lượng hơi nóng được ứng dụng rất phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Nguồn năng lượng này được sản sinh từ quá trình chuyển hóa nhiệt năng làm nước bốc hơi của hệ thống lò hơi. Trong quá trình vận hành, lò hơi sẽ đốt cháy lượng lớn nhiên liệu để tạo ra nhiệt năng. Nhưng nếu có thể tận dụng, tiết kiệm năng lượng trong lò hơi tốt sẽ giúp giảm được lượng lớn nhiên liệu đốt, cũng như chi phí vận hành. Vậy biện pháp tiết kiệm năng lượng lò hơi là gì? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé!
Biện pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi
Về bản chất, lò hơi là một thiết bị làm nóng và bốc hơi nước để cung cấp cho các nhu cầu sử dụng. Vì vậy để tiết kiệm năng lượng lò hơi, chúng ta cần tối ưu hai khâu quan trọng trong hệ thống lò hơi:
- Đốt nóng và bốc hơi nước bên trong lò hơi
- Mạng lưới dẫn hơi nóng và thu hồi nước ngưng
Lò hơi và mạng lưới nhiệt(mạng lưới phân phối hơi nóng) là hai bộ phận không thể tách rời trong một hệ thống. Trong khi lò hơi tạo ra hơi nóng thì mạng lưới nhiệt sẽ có nhiệm vụ phân phối đến vị trí sử dụng và giảm áp suất hơi nước đến áp suất cần thiết cho nhu cầu sử dụng. Sau quá trình trao đổi nhiệt khi sử dụng hơi nóng, hơi nước sẽ trở lại trạng thái chất lỏng gọi là nước ngưng. Nước ngưng này rất sạch và có nhiệt độ cao cần thu hồi trở lại lò hơi để tiếp tục được chuyển đổi sang hình thái hơi nóng. Như vậy, chúng ta vừa tiết kiệm được nguồn nước, lại vừa tiết kiệm số nhiên liệu đốt nóng nước.
Tóm lại, biện pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi bao gồm phương án tối ưu quá trình trao đổi nhiệt trong lò hơi và giảm tổn thất nhiệt ra môi trường bên ngoài; tận dụng các nguồn nhiệt sau khi sử dụng như: nhiệt độ của nước ngưng, nhiệt độ cao của khói thải.
Tiết kiệm năng lượng trong lò hơi bằng tối ưu trao đổi nhiệt trong lò hơi
Biện pháp tối ưu trao đổi nhiệt trong lò hơi bao gồm việc tổ chức đốt và trao đổi nhiệt của lò hơi một cách tốt nhất có thể. Việc này bao gồm tổ chức buồng đốt sao cho tận dụng tối đa nhiên liệu đốt để chuyển hóa thành nhiệt năng và giảm thiểu tổn thất nhiệt năng trong buồng đốt ra bên ngoài. Cụ thể:
- Tổ chức quá trình đốt cháy nhiên liệu sao cho lượng nhiên liệu đủ, sự tiếp xúc giữa không khí và nhiên liệu ở trạng thái tốt nhất. Để thực hiện được, chúng ta có thể nghiên cứu, cải tạo ghi đốt, cải tạo phương pháp cấp nhiên liệu và không khí vào khoang đốt.
- Giảm hệ số không khí thừa xuống mức thấp nhất có thể. Hệ số không khí thừa này là lượng không khí cấp vào nhiều hơn nhu cầu không khí cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Không khí thừa là cần thiết để đảm bảo lượng oxy luôn cung cấp đủ cho quá trình cháy. Tuy nhiên hệ số này quá cao có thể gây tổn thất nhiệt năng qua đường khói thải; và chúng ta cũng có thể xác định hệ số không khí thừa thông qua kiểm định nồng độ oxy và cacbonic trong khói thải. Các nhiên liệu dạng lỏng, khí yêu cầu hệ số không khí thừa thấp hơn các nhiên liệu dạng rắn.
- Bên cạnh hai yếu tố trên, chúng ta cũng cần đảm bảo độ kín của buồng đốt, tối ưu hệ thống cấp khí và hệ thống hút khói thải.
Khi nguồn nhiệt năng được tạo ra tốt tại buồng đốt thì việc tiếp theo chúng ta cần làm là tối ưu quá trình trao đổi nhiệt để việc đun nóng, bay hơi nước được diễn ra tốt nhất. Việc trao đổi nhiệt biến đổi nước thành hơi nước là quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng trong khoang đốt với bề mặt kim loại ngăn cách nước với khoang đốt. Vì vậy, người ta thường nghiên cứu sao cho diện tích bề mặt tiếp xúc này lớn nhất có thể trong một không gian hữu hạn. Đồng thời, nước được sử dụng cho lò hơi phải được xử lý, loại bỏ kim loại nặng và tạp chất. Chúng có thể bám cặn lại gây tổn thất nhiệt lượng trong quá trình trao đổi nhiệt(cần lượng nhiệt lớn hơn để làm bay hơi cùng một lượng nước).
Thực hiện chu kỳ xả lò hợp lý cũng là một biện pháp tăng khả năng trao đổi nhiệt trong lò hơi. Khi nước bốc hơi sẽ dẫn đến lượng nước giảm đi mà các chất hòa tan trong nước không giảm. Hàm lượng các chất này ngày càng tăng có thể gây bám cặn trên thành khoang chứa nước. Các cặn bám này sẽ cản trở cho quá trình trao đổi nhiệt, khiến lượng nhiệt cần cung cấp để bay hơi cùng một lượng nước sẽ nhiều hơn. Việc xả cặn lò hơi cùng việc xúc rửa sẽ loại bỏ cặn bám này.
Ngoài ra, chúng ta cũng có thể tận dụng nguồn nhiệt từ khói thải để tối ưu trao đổi nhiệt, tránh thất thoát nhiệt năng qua đường khói thải. Chúng ta có thể tận dụng nguồn khói thải nhiệt độ cao này vào việc hâm nóng nguồn nước trước khi cấp vào lò. Việc này có thể tiết kiệm đáng kể lượng nhiệt và thời gian để khiến nước từ nhiệt độ thường đến khi nóng lên. Bên cạnh đó, chúng ta có thể sử dụng khói thải để sấy không khí cấp vào buồng đốt, sấy khô các nhiên liệu đốt như củi, chấu, dầu FO. Tuy nhiên, chúng ta cũng không khiến khói thải hạ nhiệt quá thấp(thấp hơn 120 độ C) trước khi thải ra môi trường. Nếu khói thải có nhiệt độ thấp có thể gây ăn mòn đường ống dẫn khói thải.
Tối ưu mạng lưới nhiệt
Mạng lưới nhiệt có nhiệm vụ dẫn truyền, cung cấp hơi nóng từ lò hơi đến các vị trí sử dụng hơi nóng. Mạng lưới này bao gồm các ống dẫn, van hơi nóng(van cổng, van cầu hơi, van điện từ hơi,…), các thiết bị phụ kiện như cút, tê, khớp nối, mặt bích,… Việc tối ưu mạng lưới nhiệt đóng góp rất lớn để tiết kiệm năng lượng trong lò hơi. Quá trình dẫn truyền, phân phối nhiệt lượng có thể bị tổn thất qua vách đường ống dẫn, bị rò rỉ ra bên ngoài tại các vị trí liên kết không đạt tiêu chuẩn; hay các vị trí đường ống bị thủng do bị ăn mòn lâu ngày,…. Như vậy, chúng ta cần quan tâm đến hai vấn đề:
- Thường xuyên theo dõi, quan sát mạng lưới để phát hiện và khắc phục các sự cố rò rỉ kịp thời.
- Bọc bảo ôn đối với đường ống dẫn hơi nóng để giảm sự tổn thất nhiệt trong quá trình dẫn truyền. Đối với những đoạn ống ngoài trời cần phải được che chắn tốt.
Việc tổn thất nhiệt tại mạng lưới cấp hơi nóng này có thể có những hệ lụy rất nghiêm trọng: thiệt hại về năng lượng; có thể nguồn nhiệt cấp cho nhu cầu sử dụng không đạt tiêu chuẩn gây ảnh hưởng lớn đến quá trình sản xuất; nhiệt độ giảm khiến hơi ngưng tụ thành nước trong đường ống dẫn đến hiện tượng thủy kích.
Tối ưu trong việc sử dụng hơi nóng
Việc sử dụng hơi nóng cũng rất đa dạng như: sử dụng để gia nhiệt sấy – làm nóng; phun thẳng hơi nóng vào đối tượng cần tác động nhiệt(là hơi). Các thiết bị sử dụng hơi nóng có phương pháp tác động nhiệt cũng rất đa dạng: kiểu ống vỏ, tấm gia nhiệt, kiểu xoáy ốc,… Tại các thiết bị này có thể bị đóng cáu cặn gây tổn thất hơi nóng trong sử dụng. Điều này cũng ảnh hưởng lớn tới hiệu suất chúng của hệ thống lò hơi. Vì vậy, chúng ta cần thường xuyên vệ sinh, loại bỏ cáu cặn tại các thiết bị sử dụng hơi nóng này.
Bên cạnh đó, tại vị trí sử dụng hơi nóng cũng là vị trí diễn ra quá trình chuyển đổi trạng thái hơi sang nước ngưng. Việc tách nước ngưng ra khỏi hơi nóng sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng bẫy hơi. Bạn nên lựa chọn bẫy hơi phù hợp để tối ưu cho việc tách và thu hồi nước ngưng cũng như tránh tổn thất nhiệt năng.
Tối ưu hệ thống thu hồi nước ngưng
Như đã nói, việc thu hồi nước ngưng và tái sử dụng chúng là điều cần thiết để tăng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng trong lò hơi. Vậy làm sao để tận dụng nước ngưng một cách tốt nhất? Chúng ta có thể bọc cách nhiệt cho cả ống dẫn thu hồi nước ngưng và bồn chứa nước ngưng. Lợi ích của việc thu hồi nước ngưng:
- Giảm lượng nước bổ sung và chi phí để xử lý nguồn nước bổ sung
- Nước ngưng rất sạch nên khi sử dụng có thể giảm tối đa hàm lượng chất hòa tan trong nước gây cáu cặn. Từ đó cũng giảm lượng nước xả đáy lò hơi và năng lượng tiêu hao cho việc xả đáy.
- Nước ngưng có nhiệt độ tương đối cao, chúng ta có thể tận dụng nguồn nhiệt lượng này. Đồng thời cũng, hệ thống cũng giảm được lượng lớn hơi nóng cấp cho bình khử khí.
- Giúp nâng cao hiệu suất hệ thống lò hơi trong khi giữ nguyên lượng nhiên liệu.(nước cấp vào có nhiệt độ cao hơn 6 độ C sẽ tăng 1% hiệu suất của hệ thống lò hơi)
Bảo dưỡng định kỳ và có phương án thay thế lò hơi phù hợp
Việc lò hơi vận hành trong trạng thái tốt chắc chắn sẽ đảm bảo không bị rò rỉ, tổn thất năng lượng. Việc bảo trì bảo dưỡng lò hơi sẽ góp phần đảm bảo trạng thái ổn định của lò hơi, từ đó giúp giảm tổn thất, tiết kiệm năng lượng trong lò hơi.
Nếu lò hơi của bạn đã quá cũ: các thiết bị cũ hay bị hư hỏng, sử dụng công nghệ cũ, thì cũng nên có phương án thay thế hệ thống mới tốt hơn, đảm bảo về hiệu suất mà tiết kiệm năng lượng hơn. Đồng thời xây dựng chương trình quản lý rủi ro – sự cố lò hơi để có thể có các phương án xử lý kịp thời, hạn chế tối đa thiệt hại bao gồm cả thiệt hại năng lượng, tài sản, sức khỏe con người.
Xem thêm: Lưu ý khi sử dụng van bi điều khiển điện KosaPlus Hàn Quốc
Tổng kết
Như vậy, Bài Viết đã nêu ra các biện pháp nhằm tiết kiệm năng lượng trong lò hơi: tối ưu vận hành hệ thống, và giảm thiểu tổn thất năng lượng. Quý Vị và các Bạn đã tối ưu vận hành và giảm thiểu tổn thất được những hạng mục nào? Hãy có những điều chỉnh, cải tiến hợp lý để nâng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng cũng như chi phí cho hệ thống lò hơi của mình nhé. Chúng tôi rất hy vọng bài viết này sẽ là nguồn tài liệu tham khảo bổ ích đối với Quý Vị. Nếu có ý kiến phản hồi, đóng góp thì đừng do dự nhé! Hãy cùng chúng tôi thảo luận để nâng cao kiến thức cũng như giúp tài liệu này hoàn thiện, bổ ích hơn nữa.
Quý Vị cũng có thể tham khảo thêm các chủ đề liên quan tại chuyên mục: Kiến thức về hệ thống lò hơi.
