Lò hơi và hệ thống hơi

BỘ CÂU HỎI - TRẢ LỜI VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TK&HQ TRONG LÒ HƠI VÀ HỆ THỐNG HƠI

Câu 1: Trong một lò hơi công nghiệp, những tổn thất nhiệt nào cần quan tâm? Tại sao tổn thất do khói thải cần được ưu tiên giảm thiểu?

Gợi ý trả lời:

Các tổn thất nhiệt của lò hơi gồm: tổn thất do khói thải q2, tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học q3, tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học q4, tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh q5 và tổn thất do xỉ mang ra ngoài q6.

Tổn thất do khói thải là tổn thất lớn nhất của lò hơi công nghiệp, thường chiếm khoảng 7-12%. Tổn thất tăng khi lượng khói thải lớn, nhiệt độ khói thải cao.

Các nguyên nhân làm tăng lượng khói thải gồm đốt với lượng gió nhiều, đốt quá nhiều nhiên liệu và bề mặt truyền nhiệt bị bám bẩn. Vì vậy, giảm tổn thất do khói thải được xác định là ưu tiên hàng đầu trong tiết kiệm năng lượng cho lò hơi.

Câu 2: Trong quá trình vận hành lò hơi, việc kiểm soát lượng không khí cấp vào buồng đốt có ý nghĩa như thế nào đối với tổn thất năng lượng?

Gợi ý trả lời:

Lượng không khí cấp vào buồng đốt cần được kiểm soát phù hợp. Khi lượng không khí không phù hợp với lượng nhiên liệu, quá trình cháy bị ảnh hưởng. Thiếu gió có thể làm quá trình cháy không hoàn toàn, dẫn đến trong khói thải còn các khí như CO, H₂, CH₄ và CxHy, làm tăng tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học q3.

Ngược lại, lượng gió quá nhiều làm lượng khói thải tăng, từ đó làm tăng tổn thất nhiệt theo khói thải q2. Tổn thất q2 phụ thuộc vào hệ số không khí thừa và nhiệt độ khói thải; khi nhiệt độ khói thải tăng thì q2 tăng.

Câu 3: Khi lựa chọn lò hơi cho một cơ sở sản xuất, cần xem xét những yếu tố nào để lựa chọn được phương án phù hợp với nhu cầu sản xuất và có hiệu quả kinh tế?

Gợi ý trả lời:

Việc lựa chọn lò hơi cần căn cứ trước hết vào nhu cầu hơi nước của cơ sở sản xuất, bao gồm năng suất hơi và các thông số hơi như áp suất, nhiệt độ. Bên cạnh đó cần xem xét loại nhiên liệu sử dụng, bảo đảm phù hợp về kinh tế, xã hội và môi trường.

Ngoài ra cần xem xét mặt bằng bố trí lò hơi, khả năng kết nối với dây chuyền công nghệ hiện có, khả năng mở rộng sản xuất và nguồn vốn đầu tư có thể huy động. Phương án được lựa chọn cần hướng tới lò hơi có hiệu suất cao, thông số kỹ thuật hợp lý, chi phí vận hành và bảo trì thấp, hoạt động ổn định, tin cậy và an toàn. Việc lựa chọn được thực hiện trên cơ sở phân tích kỹ thuật và kinh tế tài chính.

Câu 4: Để đánh giá tổn thất do khói thải của lò hơi trong thực tế, cần thu thập những thông số nào và việc đo đạc được thực hiện như thế nào?

Gợi ý trả lời:

Tổn thất do khói thải được đánh giá dựa trên dữ liệu đo thực tế tại các điểm đo, thông qua thiết bị phân tích thành phần khói thải tại chỗ. Các thông số cần đo gồm nhiệt độ khói thải, nhiệt độ môi trường, nồng độ O₂, CO, CO₂ trong khói, thành phần nhiên liệu và lượng cacbon không cháy hết trong tro bay.

Việc thu thập các thông số này cho phép đánh giá tổn thất do khói thải, trong đó cần đặc biệt quan tâm đến nhiệt độ khói thải, lưu lượng khói và lượng nhiên liệu cháy không hết theo khói.

Câu 5: Việc tăng cường quá trình hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí trong buồng lửa có thể cải thiện những vấn đề gì trong vận hành lò hơi?

Gợi ý trả lời:

Tăng cường quá trình hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí trong buồng lửa tạo điều kiện cho quá trình cháy nhiên liệu tốt hơn, làm giảm khí CO trong khói thải, giảm tổn thất do nhiên liệu không cháy hết về hóa học q3, đồng thời giảm tỷ lệ cacbon không cháy hết trong tro xỉ, từ đó giảm tổn thất q4 và tăng hiệu suất lò hơi.

Câu 6: Nước ngưng trong hệ thống hơi có thể được thu hồi và tận dụng như thế nào? Việc thu hồi nước ngưng mang lại những lợi ích gì?

Gợi ý trả lời:

Nước ngưng cần được thu hồi và đưa trở lại hệ thống. Do nước ngưng thường có nhiệt độ cao và sạch, việc thu hồi giúp tiết kiệm nhiên liệu và chi phí xử lý nước. Khi nhiệt độ nước cấp tăng 6°C, hiệu suất lò hơi tăng 1%.

Ngoài việc đưa nước ngưng trở lại lò hơi, nước ngưng nóng có thể được đưa vào bình hơi giãn áp để tạo hơi giãn áp. Lượng hơi này có thể được sử dụng để cấp nhiệt cho thiết bị trao đổi nhiệt hoặc hâm nước cấp nồi hơi.

Câu 7: Tác dụng của bẫy hơi? Trong hệ thống phân phối hơi, bẫy hơi cần được bố trí như thế nào trên đường ống?

Gợi ý trả lời:

Bẫy hơi có vai trò xả nước ngưng và khí trên đường ống dẫn hơi, thiết bị sử dụng hơi mà không cho phép hơi thoát ra.

Bẫy hơi phục vụ một số chức năng vận hành quan trọng cho hệ thống hơi nước:

- Trong quá trình khởi động, chúng cho phép không khí và một lượng lớn nước ngưng thoát ra ngoài

- Trong quá trình hoạt động bình thường, chúng cho phép nước ngưng được thu gom đi vào hệ thống hồi lưu nước ngưng, đồng thời giảm thiểu (hoặc loại bỏ) thất thoát hơi nước

Bẫy hơi nên được bố trí sau mỗi khoảng 30–50 m đường ống, đồng thời bố trí sau mỗi ống góp hoặc trước van.

Câu 8: Biện pháp nào để giảm lượng hơi rò rỉ?

Gợi ý trả lời:

Cần phát hiện và sửa chữa kịp thời các vị trí rò lọt hơi. Các vị trí thường xảy ra rò rỉ gồm mối nối đường ống, van giảm áp, lỗ thủng trên đường ống, mặt bích bị lỏng và bẫy hơi hoạt động không đúng.

Một số giải pháp tránh rò rỉ hơi:

- Sử dụng chương trình phát hiện rò rỉ.

- Sửa chữa các chỗ rò rỉ, thay các chỗ nối mặt bích bằng cách nối hàn.

- Tránh hiện tượng thủy kích trên đường ống hơi vì có thể làm áp suất tăng cao và dẫn đến thủng hoặc hở đường ống.

Câu 9: Để bảo đảm hơi nước khô đến hộ tiêu thụ, hệ thống cần áp dụng những giải pháp nào?

Gợi ý trả lời:

Cần bố trí điểm thu và xả nước ngưng hợp lý, tạo độ dốc đường ống đúng hướng, lắp túi gom nước ngưng, bẫy hơi và bộ tách ẩm tại vị trí cần thiết. Bộ lọc đường ống dùng để giữ cặn rắn, không thay thế chức năng của bộ tách ẩm. Hệ thống phải được vận hành và bảo trì để tránh thủy kích.

Câu 10: Bộ tách ẩm kiểu đổi hướng và kiểu xoáy tách các giọt nước khỏi dòng hơi như thế nào? Phân biệt bộ tách ẩm với bẫy hơi.

Gợi ý trả lời:

Bộ tách kiểu đổi hướng dùng quán tính: dòng hơi đổi hướng đột ngột, các giọt nước nặng hơn va vào vách và chảy xuống đáy. Bộ tách kiểu xoáy tạo lực ly tâm, đưa giọt nước ra thành thiết bị rồi gom xuống đáy.

Bộ tách ẩm loại nước cuốn theo khỏi dòng hơi; bẫy hơi tự động xả nước ngưng và khí không ngưng nhưng hạn chế thất thoát hơi sống. Vì vậy, đầu xả nước của bộ tách ẩm thường phải nối với bẫy hơi được chọn đúng chênh áp và tải nước ngưng.

Câu 11: Tại các hộ tiêu thụ hơi, cần thực hiện những biện pháp nào để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng?

Gợi ý trả lời:

Cần giữ bề mặt ống truyền nhiệt không bị bám bẩn, xả không khí lẫn trong hơi, tách ẩm để hơi vào thiết bị ở trạng thái khô và không để ống trao đổi nhiệt bị ngập trong nước ngưng. Đồng thời, cần cách nhiệt kỹ, không để lớp cách nhiệt bị ẩm hoặc hư hỏng và kiểm soát tự động chế độ nhiệt.

Đối với nước ngưng, cần thu hồi nước ngưng sạch; trường hợp nước ngưng bị nhiễm bẩn thì có thể tìm cách thu hồi nhiệt nước xả. Ngoài ra, cần điều phối chế độ vận hành của các thiết bị trong hệ thống để phụ tải hơi đồng đều. Nếu thiết bị quá cũ, tiêu hao nhiệt lớn thì phải tính đến giải pháp thay thiết bị mới, thậm chí thay đổi sang công nghệ hiện đại.

Câu 12: Trong thiết bị chưng cất nhiều cấp, hơi thứ cấp được tận dụng như thế nào để giảm lượng hơi nước sử dụng?

Gợi ý trả lời:

Trong thiết bị chưng cất nhiều cấp, hơi thứ cấp từ cấp 1 được sử dụng tiếp để gia nhiệt cho cấp 2; hơi từ cấp 2 được sử dụng cho cấp 3 và tiếp tục tương tự. Việc sử dụng thiết bị chưng cất nhiều cấp đem lại mức tiết kiệm hơi nước tương đối lớn.

Ngoài ra, có thể sử dụng ejector hoặc máy nén cơ để nén hơi thứ cấp đến thông số cần thiết ở cấp 1, qua đó tiếp tục sử dụng hơi thứ cấp.

Câu 13: Nhiệt thải là gì? Tác dụng của giải pháp thu hồi nhiệt thải?

Gợi ý trả lời:

Nhiệt thải được hiểu là thế năng của các môi chất mang năng lượng đã qua sử dụng hoặc của các sản phẩm phụ, sản phẩm trung gian trong quá trình sản xuất có khả năng thu hồi để sử dụng cho nhu cầu năng lượng khác.

Lợi ích từ việc thu hồi nhiệt thải:

- Mang lại hiệu quả kinh tế tăng lợi nhuận của doanh nghiệp.

- Nâng cao hiệu suất năng lượng của các thiết bị công nghệ chuyển đổi nhiên liệu, năng lượng trong các ngành công nghiệp, giảm tiêu hao nhiên liệu, năng lượng sơ cấp;

- Giảm thiểu ô nhiềm môi trường;

Câu 14: Việc thu hồi hơi giãn nở từ nước ngưng và xả cặn lò hơi được thực hiện như thế nào và nhiệt thu hồi được sử dụng vào đâu?

Gợi ý trả lời:

Hơi giãn nở được tạo ra khi nước ngưng nóng giảm áp. Đối với xả đáy lò hơi, nước được đưa qua thiết bị phân ly để thu hồi thành hơi giãn nở. Lượng hơi thu hồi từ quá trình này được sử dụng để gia nhiệt nước cấp lò hơi.

Câu 15: Giải pháp phổ biến giúp giảm tổn thất cho hệ thống phân phối hơi.

Gợi ý trả lời:

Một số giải pháp chính để giảm tổn thất cho hệ thống phân phối hơi bao gồm:

- Kiểm soát rò rỉ hơi.

- Kiểm tra bọc cách nhiệt đường ống hơi.

- Kiểm soát thiết kế đường ống dẫn hơi.

- Thu hồi nước ngưng.

- Thu hồi hơi giãn áp.