Các giải pháp kiểm soát nguồn năng lượng trong vận hành lò hơi.

Để sử dụng nguồn năng lượng trong lò hơi một cách hiệu quả nhất thì khi thiết kế cần có các giải pháp sử dụng năng lượng tốt nhất. Mỗi loại lò hơi sẽ áp dụng những giải pháp riêng phù hợp với công nghệ của nó. Dưới đây chúng tôi sẽ tình bày chi tiết về “Các giải pháp về xử lý và kiểm soát nguồn năng lượng, vật chất đầu vào và trong quá trình vận hành lò hơi”.

Kiểm soát hệ số không khí thừa

Tầm quan trọng của không khì thừa

Khi hệ số không khí thừa αbl buồng lửa càng lớn thì nhiệt độ cháy lý thuyết của quá trình giảm, làm giảm lượng nhiệt hấp thu bằng bức xạ của buồng lửa, dẫn đến nhiệt độ khói sau buồng lửa tăng lên tức là nhiệt độ khói thoát tăng. Đồng thời hệ số không khí thừa càng lớn thì thể tích khói thải càng lớn và như vậy thì q2 cũng càng lớn. Vì vậy, cần khống chế ở mức nhỏ nhất, đồng thời hạn chế không khí lạnh lọt vào lò hơi.

Tuy nhiên khi hệ số không khí thừa càng nhỏ thì q2 giảm nhưng q3 lại tăng có thể do thiếu không khí hoặc khó pha trộn không khí với nhiên liệu (nhưng khi hệ số không khí thừa quá lớn làm cho nhiệt độ buồng lửa quá thấp thì q3 cũng lại tăng). Vì vậy, phải tính chọn α sao cho tổng tổn thất nhiệt q2 + q3 là nhỏ nhất.

Lượng không khí thừa sẽ ảnh hưởng lớn đến tổn thất nhiệt lò hơi do đó việc kiểm soát mức độ không khí thừa (hay %O2) trong khói sẽ là cơ hội rất tốt để tiết kiệm năng lượng trong lò hơi.

Mục đích cuối cùng của việc kiểm soát mức độ không khí thừa là phải xác lập được một quy trình kiểm soát lượng không khí thừa và xác định hiệu quả của quá trình này. Muốn vậy cần phải xác định được nồng độ O2 trong khói thải nhờ sử dụng bộ phân tích khói hoặc máy phân tích O2 (có thể đo một cách liên tục mà không cần lấy mẫu khói thải).

Hệ số không khí thừa tối ưu cho quá trình đốt có thể chọn theo bảng hoặc có thể dựa vào đồ thị hình sau:

Hệ số không khí thừa

Để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất trong việc kiểm soát hệ số không khí thừa thì cần phải lưu ý:

• Vỏ bọc lò hơi và ống khói phải kín và không có nguồn gió khác luồn vào hoặc thoát ra. Khi xem xét cần chú ý kiểm tra rò rỉ (nếu có) tại những vị trí sau:

- Vị trí đưa các đầu đo vào đường khói.

- Cửa kiểm tra hay lỗ thổi tro của lò hơi, các mối nối ghép lò hơi.

- Tấm chắn gió tại lỗ thổi tro, muội than.

- Các vết nứt trên tường gạch, vị trí gắn các vòi đốt,…

• Bộ đốt phải hoạt động tốt. Khi kiểm tra cần chú ý:

- Kiểm tra tình trạng hoạt động của thiết bị kiểm soát lưu lượng gió như: cánh quạt gió, cửa chắn gió trong điều kiện tốt nhất.Vị trí cánh gió phải đảm bảo chính xác tỉ lệ nhiên liệu/gió.

- Lắp đặt thiết bị phân tích thành phần O2 trong khói.

- Kiểm tra hiệu chỉnh hệ thống kiểm soát việc đốt lò.

Đồ thị xác định hệ không khí thừa tối ưu

Xử lý nước cấp cho lò, kiểm soát cáu cặn và bám bẩn

Tầm quan trọng của xử lý nước cấp lò hơi

Nếu thực hiện chế độ nước cấp vào lò không tốt, trong nước lò có nhiều tạp chất, điều đó không chỉ sinh ra cáu cặn trong lò có thể làm nổ ống mà còn làm cho chất lượng hơi kém đi, gây đóng cáu ống dẫn hơi, trong các chi tiết của tuabin và có thể gây ra những sự cố nghiêm trọng. Vì vậy, trước khi nước được cấp vào lò cần phải căn cứ tiêu chuẩn chất lượng nước cho phép để lựa chọn các phương pháp xử lý nước phù hợp và thực hiện nghiêm các biện pháp xử lý nước.

Giảm sự thất thoát do bám bẩn và đóng cặn

Tác hại của cáu cặn trong lò hơi

Ở lò hơi đốt than và dầu, muội bám vào ống sẽ đóng vai trò như một lớp cách nhiệt cản trở quá trình trao đổi nhiệt, do đó cần loại bỏ muội một cách thường xuyên. Mặt khác, khi đóng cáu trên các bề mặt đốt cũng làm tăng nhiệt trở vách. Nhiệt độ khói lò tăng có thể là do muội bám nhiều quá hoặc có thể đóng cặn trên bề mặt tiếp xúc với nước. Bảng 4.3 biểu diễn quan hệ giữa tổn thất nhiên liệu và chiều dày lớp cáu cặn.

Ước tính, nhiệt độ khói lò cứ tăng 22oC sẽ gây ra tổn thất nhiệt ước tính khoảng 1%.

Quan hệ giữa tổn thất nhiên liệu và độ dày lớp cáu cặn cacbon

Hiện nay để xử lý lớp cáu cặn, chúng ta có các biện pháp sau:

• Dùng sóng siêu âm.
• Dùng nam châm vĩnh cửu.
• Dùng điện từ trường.

Thiết bị dùng sóng siêu âm

Khi tiến hành xử lý lớp cáu cặn thì mang lại một số lợi ích sau:

• Tiết kiệm từ 2÷4%, tiền nhiên liệu.
• Giảm chi phí đầu tư lắp đặt và vận hành hệ thống làm mềm nước.
• Tăng tuổi thọ ống lò lên 1,5÷2 lần. Không phải tốn tiền phá cáu bằng axít.

Bảo ôn lò hơi

Cần phải kiểm tra thường xuyên lớp bảo ôn và phải tiến hành bổ sung, sửa chữa kịp thời để giảm tổn thất do toả nhiệt ra môi trường.

Tuy nhiên, khi bọc cách nhiệt cần chú ý trong việc xác định chiều dày tối ưu của lớp cách nhiệt, việc hấp thụ ẩm vào chất cách nhiệt làm giảm hiệu quả cách nhiệt mong muốn.

Điều tiết thay đổi tốc độ quạt, thiết bị quạt gió và bơm

Việc điều tiết thay đổi tốc độ của quạt, thiết bị quạt gió và bơm có ý nghĩa quan trọng giúp tiết kiệm năng lượng. Thông thường, việc kiểm soát không khí đốt được hỗ trợ bởi các van tiết lưu lắp tại các quạt gió cảm ứng và cưỡng bức. Tuy van tiết lưu là thiết bị điều chỉnh đơn gian, nhưng lại thiếu chính xác, khiến khả năng điều chỉnh tại vị trí đầu và cuối của hệ thống vận hành kém. Nhìn chung, nếu đặc điểm nạp tải của lò hơi biến đổi, có thể thay thế van tiết lưu bằng một bộ điều tiết thay đổi tốc độ biến tần.

Thay thế lò hơi

Việc thay lò hơi mới sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và tiết kiệm năng lượng trong các trường hợp sau đây:

• Lò hơi đang sử dụng cũ và có hiệu suất thấp thì thay bằng lò hơi có hiệu suất cao hơn.
• Lò hơi có công suất không phù hợp (lớn hơn so với yêu cầu) sẽ khởi động lâu hơn, luôn chạy non tải nên hiệu suất sẽ thấp hơn, tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn.

Thay thế bằng lò hơi đốt các loại phụ phẩm phế thải từ nông nghiệp như nhiên liệu sinh khối, các chất thải như trấu, vỏ cà phê, vỏ hạt điều,vv, sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời góp phần tiết kiệm năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt.