Các giải pháp về kiểm soát nguồn năng lượng, vật chất đầu ra và tận dụng các tổn thất nhiệt lò hơi.

Kiểm soát nguồn năng lượng, vật chất đầu ra và tận dụng các tổn thất nhiệt lò hơi là các giải pháp tiết kiệm năng lượng lò hơi cực kỳ hiệu quả. Dưới đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết hơn về các giải pháp này.

Điều tiết xả hơi tự động

Xả hơi liên tục mà không kiểm soát sẽ rất lãng phí. Điều tiết xả hơi tự động được lắp đặt giúp phát hiện và phản ứng với suất dẫn và độ pH của nước lò hơi. Cứ 10% xả hơi cho 15kg/cm² trong lò hơi dẫn đến mức hao hụt hiệu suất tới 3%.

Giảm áp suất hơi nước của lò hơi

Đây là biện pháp hiệu quả giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ ở mức cho phép từ 1 đến 2%. Giảm áp suất hơi nước đồng nghĩa với việc thu được nhiệt độ hơi nước bão hòa thấp và không cần thu hồi nhiệt thải từ ống xả khói, đồng thời còn giúp gaỉm nhiệt độ của khí nóng.

Hơi nước được sinh ra dưới áp suất (thường là áp suất cao nhất) theo yêu cầu nhiệt độ cho từng quá trình cụ thể. Trong một số trường hợp, quá trình sinh hơi không phải lúc nào cũng luôn xảy ra, và có những thời điểm áp suất lò hơi có thể giảm xuống được. Người phụ tránh điều tiết năng lượng càn xem xét kỹ lưỡng việc giảm áp suất trước khi vận hành lò hơi. Các ảnh hưởng bất lợi như tăng lượng nước chảy từ lò hơi do giảm áp suất có thể đi ngược lại với mục đích tiết kiệm năng lượng, áp suất nên giảm theo từng đợt và không nên vượt quá 20%.

Kiểm soát nhiệt độ khói thải

Có thể đo nhiệt độ khói thải bằng cặp nhiệt điện hoặc nhiệt kế lắp đặt trong đường khói.

Nhiệt độ khói thải có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất lò hơi (lượng nhiên liệu tiêu hao). Có thể giảm nhiệt độ khói thải đến mức thấp nhất để tăng hiệu suất lò. Nhiệt độ khói thải càng cao thì tổn thất q₂ càng lớn. Tuy nhiên khi nhiệt độ khói thải quá thấp thì sẽ gây đọng sương hơi nước và hơi axitsunfuric trong khói và gây ra hiện tượng ăn mòn ở nhiệt độ thấp ăn mòn rất mạnh bề mặt đốt phần đuôi. Vì vậy chúng ta phải tìm những biện pháp để giảm nhiệt độ khói thải đến mức hợp lý nhất.

Với các lò hơi đang sử dụng có nhiệt độ khói thải lớn hơn 120^oC (khoảng 250^oF) thì nên sử dụng thêm thiết bị thu hồi nhiệt lắp ở bề mặt đốt đuôi lò (cuối đường khói).

Các bộ trao đổi nhiệt thường dùng là bộ hâm dầu, hâm nước và sấy không khí được gọi chung là bộ tiết kiệm nhiệt.

Việc lắp thêm bộ tiết kiệm nhiệt vào những lò hơi chưa được trang bị là cách làm hiệu quả nhằm giảm tổn thất nhiệt do khói thải.

Bộ sấy không khí

Trong thực tế không có một quy định cụ thể nào về giá trị của nhiệt độ khói thải cho tất cả các loại nhiên liệu mà chỉ có những hướng dẫn về mức thấp nhất nhiệt độ khói thải dựa vào những yếu tố như: loại nhiên liệu sử dụng, nhiệt độ đọng sương của khói thải, loại bềmặt truyền nhiệt.

Để duy trì nhiệt độkhói thải tối ưu, trong vận hành phải tiến hành biện pháp sau đây:

• Thường xuyên vệ sinh các bề mặt đốt lò hơi, ít nhất mỗi ca một lần, nếu nhiệt độ khói thải vẫn tăng cao thì phải tăng tần suất vệ sinh.
• Duy trì hệ số không khí thừa ở mức độ tối ưu.
• Phân tích nước cấp thường xuyên để có biện pháp hiệu chỉnh kịp thời chất lượng nước cấp nhằm tránh hiện tượng đóng cáu trên các bề mặt truyền nhiệt làm cản trở truyền nhiệt.
• Phải kiểm tra nồng độ O₂ trước và sau bộ sấy không khí mỗi tháng một lần để kiểm tra độ kín của bộ sấy.
• Đối với bộ hâm nước bằng gang, phải tính toán thiết kế đảm bảo không xảy ra quá trình sôi trong bộ hâm nhằm tránh tăng áp suất gây nổ bộ hâm nước.

Kiểm soát lưu lượng xả đáy lò hơi

Trong quá trình sinh hơi, nồng độ các tạp chất trong nước lò sẽ tăng dần do đó cần duy trì tốt chế độ xả lò để giảm bớt tạp chất trong nước lò và thải cáu cặn ra khỏi lò.

Nếu lượng xả đáy không thích hợp thì có thể xảy ra các trường hợp sau:

• Nếu xả đáy quá ít thì lượng tạp chất trong nồi sẽ vượt quá giới hạn cho phép dẫn đến đóng cáu cặn cản trở quá trình truyền nhiệt của lò hơi và làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
• Nếu lượng xả đáy quá nhiều thì sẽ dẫn đến tổn thất nhiệt, nhiên liệu, nước cấp và hóa chất bổ sung.

Do vậy, để tiết kiệm năng lượng vấn đề đặt ra là: xả đáy ít nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng nước lò hơi và thu hồi nhiệt từ nước xả lò.

Có thể tiết kiệm nhiệt từ việc xả đáy thông qua các biện pháp sau:

• Giảm tối thiểu lượng nước xả nhờ điều chỉnh van xả sao cho chất lượng nước được duy trì ở mức độ cho phép.
• Kiểm soát lượng nước xả nhờ sử dụng hệ thống tự động kiểm soát lượng xả đáy (lắp thiết bị phân tích và thay van tay bằng van có thể tự động điều chỉnh). Qua thực tế sử dụng hệ thống tự động xả đáy có thể tiết kiệm 20% lưu lượng xả.
• Giảm thiểu lượng nước xả đáy bằng cách thu hồi càng nhiều nước ngưng càng tốt (sử dụng nước ngưng sẽ làm giảm lượng tạp chất đưa vào lò).
• Chọn lựa hệ thống xử lý nước cấp có khả năng giảm thiểu sự tạo thành cáu cặn trong lò, (thường chỉ áp dụng đối với những dự án mới hoặc dự án mới cải tạo).

Thu hồi nước ngưng

Thu hồi nước ngưng cũng là một biện pháp khả thi để tiết kiệm năng lượng. Việc thu hồi nước ngưng sẽ là cơ hội tối ưu hóa hoạt động của lò hơi và mang lại những cơ hội tiết kiệm sau:

• Giảm lượng nước bổ sung do đó giảm chi phí cho việc xử lý nước cấp cho lò hơi.
• Giảm nồng độ tạp chất trong nước lò do đó giảm lượng nước xả đáy và giảm năng lượng tiêu hao cho xả đáy.
• Tận dụng được lượng nước ngưng để nâng cao được nhiệt độ nước cấp mà không tốn thêm năng lượng, đồng thời giảm được lượng hơi cấp cho bình khử khí.
• Có khả năng nâng cao công suất mà không cần cung cấp thêm năng lượng.

Để xem xét khả năng thu hồi nước ngưng cần phải tiến hành điều tra tất cả các thiết bị sử dụng hơi nước trong nhà máy để xác định lượng nước ngưng xả bỏ hiện thời và xem xét tất cả khả năng cải tiến thiết bị để thu hồi nước ngưng sạch.

Tận dụng nhiệt thải nâng cao chất lượng hơi

Các lò hơi công suất nhỏ được thiết kế trước đây thường có nhiệt độ khói thải rất cao do người ta chưa quan tâm đến vấn đề tiết kiệm năng lượng. Vấn đề đặt ra là xác định được phương cách tận dụng nhiệt trong khói thải một cách hợp lý, kinh tế. Các lò hơi cũ có nhiệt độ khói thải có thểtới 500 đến 600^oC thì việc sử dụng bộ sấy không khí là không kinh tế do yêu cầu cao về vật liệu chế  tạo, mặt khác việc trang bị bộ sấy không khí vào các thiết bị này sẽ làm thay đổi đặc tính bức xạ của buồng đốt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình truyền nhiệt. Do vậy người ta có thể xem xét các phương cách tận dụng nhiệt như sau:

• Sản xuất hơi bằng cách lắp thêm bộ sinh hơi sử dụng khói thải ở đầu ra của buồng đốt.
• Lắp đặt thiết bị hâm nóng dầu hoặc Ethylen Glycol đưa đến nơi sử dụng khác.
• Lắp đặt thiết bị hâm dầu để cung cấp cho lò hơi.

Tuy nhiên, trong thực tếdo phần lớn các quy trình công nghệ đều cần hơi nước nên biện pháp thường áp dụng nhất là thiết bịsinh hơi bằng nhiệt khói thải không có buồng đốt.

Tận dụng nhiệt để gia nhiệt nước cấp cho lò hơi

Thông thường, khí nóng thoát ra khỏi lò hơi ba lớp hiện đại có nhiệt độ từ 200 đến 300^oC. Do vậy có thể thu hồi được từ các dòng khí nóng này. Nhiệt độ của khí nóng thoát ra từ lò hơi thường được duy trì ở mức tối thiểu là 200^oC, do đó ôxít lưu huỳnh trong khí nóng không ngưng tụ được và gây ăn mòn bề mặt truyền nhiệt. Khi sử dụng các nhiên liệu sạch như khí gas tự nhiên, khí hóa lỏng hoặc dầu khí, cần phải tính đến hiệu quả kinh tế của việc thu hồi nhiệt vì nhiệt độ của khí xả nóng có thể dưới 200^oC. Khả năng tiết kiệm năng lượng phụ thuộc vào loại lò hơi và loại nhiên liệu được sử dụng. Với loại lò hơi điển hình kiểu cũ, nhiệt độ khí xả nóng đạt 260^oC, ta có thể sử dụng bộ tiết kiệm để giảm nhiệt độ xuống còn 200^oC, giúp tăng nhiệt độ nước cấp thêm 15^oC. Lò hơi 3 lớp hiện đại đốt khí gas tự nhiên có nhiệt độ khí xả nóng ở mức 140^oC, sử dụng bộ tiết kiệm ngưng tụ giúp giảm nhiệt độ khi xả xuống 65^oC và tăng hiệu suất nhiệt lên 5%.

Gia nhiệt nước cấp cho lò hơi sẽ giảm được lượng O₂ trong nước, do đó giảm được sự ăn mòn. Có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:

• Tái sử dụng nước ngưng.
• Đặt bộ hâm nước của lò hơi.
• Sử dụng các quá trình trao đổi nhiệt khác.

Bộ gia nhiệt nước cấp bằng khói thải

Kết luận: Việc nghiên cứu tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi góp phần tiết kiệm năng lượng nói chung là một đòi hỏi của thực tế khách quan, vì vậy cần phải được áp dụng rộng rãi trong các công ty, xí nghiệp trên toàn quốc. Chúng ta thấy lợi ích thu được từ những giải pháp tiết kiệm, chúng không những tiết kiệm được chi phí sản xuất nhằm hạ giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh mà còn giảm bớt chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp năng lượng, giảm sự phát sinh chất thải và bảo vệ tài nguyên và môi trường.