Hơi quá nhiệt là gì

Hơi quá nhiệt là gì? Hơi quá nhiệt có vai trò như thế nào và có ưu điểm gì nổi bật? Xin mời bạn đọc tìm hiểu ở bài viết dưới đây!

Giới thiệu về hơi quá nhiệt

Tên quốc tế là Superheated Steam. Hơi được tạo ra bằng cách gia nhiệt cho hơi ướt hoặc hơi bão hòa để hơi này vượt ra khỏi điểm bão hòa. Ở trạng thái này khiến hơi nước có nhiệt độ cao hơn, mật độ hơi thấp hơn so với điểm bão hòa trong cùng môi trường áp suất. Hơi nước quá nhiệt thường sử dụng trong truyền động tuabine hơi.

Mô hình lò hơi 

Cách tạo ra hơi quá nhiệt

 Từ hơi bão hoà, người ta sử dụng thêm bộ gia nhiệt để thu được sản phẩm hơi quá nhiệt cho ngành công nghiệp của họ.

Theo đó, khi lò hoạt động, nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt, làm cho nước nóng lên và sôi ở một nhiệt độ nhất định. Khi nước sôi và không thể tăng nhiệt độ sôi thêm nữa thì sẽ chuyển hóa thành hơi. Hơi đó được gọi là hơi bão hòa. Hơi bão hoà được dẫn qua bộ gia nhiệt bên ngoài và tạo thành hơi quá nhiệt.

Hơi được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp khác nhau. Đặc biệt là trong hệ thống vận hành tuabin. Ngoài ra đặc tính của hơi là mang lại hiệu suất nhiệt tốt. Vì vậy hơi còn được dùng nhiều trong các công nghệ sấy, công nghệ làm sạch, công nghệ bề mặt, công nghệ bảo dưỡng, hệ thống năng lượng, công nghệ nano...

Ưu điểm của hơi nước quá nhiệt trong truyền động tuabine

-Duy trì độ khô của hơi nước đối với thiết bị. Nếu xuất hiện nước ngưng tụ, hiệu suất hoạt động sẽ giảm.

-Cải thiện hiệu suất nhiệt và khả năng làm việc. Để đạt được những thay đổi về khối lượng cụ thể từ trạng thái quá nhiệt đến áp suất thấp hơn hoặc thậm chí là chân không.

-Có lợi cho quá trình xả hơi. Vì trong trạng thái quá nhiệt sẽ không có nước ngưng tụ bên trong thiết bị chạy bằng hơi nước. Thiết bị sẽ hoạt động bình thường, giảm thiểu rủi ro do xói mòn hoặc ăn mòn axit carbonic.

-Tăng áp suất quá nhiệt ở đầu vào tuabine giúp tăng entanpy, từ đó tăng hiệu quả nhiệt.

Mối liên hệ với hơi nước bão hòa

Thực tế, hơi quá nhiệt và hơi bão hòa có mối quan hệ mật thiết với nhau. Nước bị đun nóng đến nhiệt độ và áp suất nhất định sẽ tạo thành hơi bão hòa. Hơi bão hòa được tiếp tục gia nhiệt và làm khô tạo thành hơi quá nhiệt. Mối liên hệ giữa chúng được trình bày theo sơ đồ sau:

Quan hệ với hơi bão hoà

Đặc điểm 

+  Đắt tiền hơn do phải dùng nguồn nhiệt ngoài để gia nhiệt. Hơi hoàn toàn khô, nhiệt độ cao nên hao mòn thiết bị, ống dẫn cao hơn. Hơi thường được dùng trong hệ thống vận hành tuabin. Vì trong tuabin hơi nóng phải hoàn toàn khô. Khi trao đổi nhiệt bên trong tuabin, ở tốc độ quay cao của các cánh trong tuabin, lực ly tâm được đổ vào một lượng nước nhỏ có thể làm mất cân bằng các cánh ly tâm và khiến chúng hư hỏng. Vì vậy trong hệ thống vận hành tubin thì người ta thường sử dụng hơi hoàn toàn khô. Đó là lý do tại sao trong tuabin lại cần sử dung hơi quá nhiệt.

Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất

-Ngành chế biến thực phẩm: Nhà máy sản xuất bánh kẹo; Nhà máy sản xuất thức ăn cho gia súc, thuỷ sản; Nhà máy sản xuất thịt, sữa, rượu bia… để chế biến, đóng gói sản phẩm.

-Ứng dụng để thanh trùng: Nhà máy nước mắm, nước tương; Nhà máy sản xuất dầu thực vật; Nhà máy sản xuất nước giải khát;…

-Giao thông vận tải: vận hành tàu thuỷ; tàu hỏa; …

-Trong các công ty may mặc: trong phân xưởng giặt ủi, hấp tẩy…

-Ngoài ra, còn có các ngành: xử lý môi trường, nước thải, hoá chất; sản xuất cao su, giấy, gỗ; nhựa và một số chất dẻo…

-Y tế: Tẩy trùng thiết bị y tế, không gian phòng khám, bệnh viện…

-Dịch vụ: Vệ sinh dân dụng, vệ sinh công nghiệp…

Giới thiệu về bộ quá nhiệt

Vai trò 

Là bộ phận để sấy khô hơi, biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt. Hơi có nhiệt độ cao hơn. Do đó nhiệt lượng tích lũy trong một đơn vị khối lượng hơi quá nhiệt cao hơn nhiều so với hơi bão hòa ở cùng áp suất. Bởi vậy khi công suất máy giống nhau thì kích thước máy sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với máy dùng hơi bão hòa.

Cấu tạo

 Gồm những ống xoắn nối vào các ống góp. ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đường kính từ 32-45 mm, được biểu diễn trên hình 4.4.

Các dạng ống xoắn 

Để nhận được hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể đến 5600 C), cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 7000 C). Khi đó nhiệt độ hơi trong ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt đều cao, yêu cầu các ống thép của bộ quá nhiệt phải được làm bằng thép hợp kim. Kích thước bộ quá nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo, có thể chia thành 3 loại:

 + Bộ quá nhiệt đối lưu: Bộ quá nhiệt đối lưu nhận nhiệt chủ yếu bằng đối lưu của dòng khói, đặt trên đoạn đường khói nằm ngang phía sau cụm pheston. Bộ quá nhiệt đối lưu dùng cho các lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt không vượt quá 5100 C. Cấu tạo của bộ quá nhiệt đối lưu được biểu diễn trên hình 4.5.

 + Bộ quá nhiệt nửa bức xạ: Bộ quá nhiệt nửa bức xạ nhận nhiệt cả bức xạ từ ngọn lửa lẫn đối lưu từ khói, được đặt ở cửa ra buồng lửa, phía trước cụm pheston và thường được dùng ở những lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt khoảng 530-5600 C.

 + Bộ quá nhiệt bức xạ: Bộ quá nhiệt bức xạỷ nhận nhiệt chủ yếu bằng bức xạ trực tiếp của ngọn lửa, được đặt ngay trong buồng lửa xen kẽ với dàn ống sinh hơi của hai tường bên. Đối với những lò có thông số siêu cao, nhiệt độ hơi trên 5600 C thì tỷ lệ nhiệt lượng dùng để quá nhiệt hơi rất lớn, nhất là lò có quá nhiệt trung gian hơi, khiến cho kích thước bộ quá nhiệt rất lớn. Vì vậy phải đặt một phần bộ quá nhiệt vào trong buồng lửa để hấp thu nhiệt bức xạ nhằm giảm bớt kích thước bộ quá nhiệt.

Giới thiệu lò hơi quá nhiệt trong nhà máy điện

 Trong các lò ở nhà máy điện. Hơi quá nhiệt nhận được nhờ các quá trình: Đun nóng nước để biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi bão hòa chuyển thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao. Công suất nhiệt của lò hơi phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi. Các giá trị này càng cao khi công suất lò hơi càng lớn. Hiệu quả tạo hơi trong lò phụ thuộc vào tính chất vật lý của sản phẩm cháy, của môi chất tham gia quá trình, phụ thuộc vào cấu tạo của buồng đốt lò hơi. Trên hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi buồng lửa phun tuần hoàn tự nhiên hiện đại trong nhà máy điện.

Nguyên lý cấu tạo của lò hơi

1. buồng đốt; 2- dàn ống sinh hơi; 3- vòi phun nhiên liệu + không khí; 4- ống n-ớc xuống; 5- bao hơi; 6- ống dẫn hơi trên trần; 7- bộ quá nhiệt hơi; 8- bộ quá nhiệt trung gian hơi; 9- bộ hâm nước; 10- khoảng trống để vệ sinh và sữa chữa; 11- bộ sấy không khí;

Nhiên liệu và không khí được phun qua vòi phun số 3 vào buồng lửa số 1, tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa có thể đạt tới 1.900 độ C. Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy trong buồng lửa truyền cho nước trong các ống của dàn ống sinh hơi 2 làm cho nước tăng dần nhiệt độ đến sôi, trong ống sẽ là hỗn hợp hơi nước. Hỗn hợp hơi nước trong ống sinh hơi 2 sẽ chuyển động đi lên, tập trung vào bao hơi số 5. Trong bao hơi số 5, hơi bão hoà sẽ tách ra khỏi nước, nước tiếp tục đi xuống theo ống xuống 4 đặt ngoài tường lò. ống xuống được nối với ống lên bằng ống góp dưới, nên nước lại sang ống sinh hơi số 2 để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hòa từ bao hơi số 5 sẽ đi theo các ỗng dẫn hơi 6 vào các ống xoắn của bộ quá nhiệt số 7. Ở bộ quá nhiệt hơi bão hòa chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tua bin hơi. Ở sơ đồ có quá nhiệt trung gian, hơi từ tuốc bin về bộ quá nhiệt trung gian 8 để quá nhiệt lại rồi lại quay trở lại tuốc bin.

Hơi quá nhiệt làm quay tuốc bin hơi tạo ra điện năng phục vụ cuộc sống và sản xuất. Vai trò của hơi quá nhiệt là rất quan trọng. Việc sản xuất tạo ra hơi quá nhiệt được thực hiện trong công nghệ lò hơi. Công ty Năng lượng Nhiệt Bách Khoa là đơn vị chuyên sản xuất lò hơi công nghiệp, lò hơi quá nhiệt. Quý khách hàng có nhu cầu về lò hơi – nồi hơi hãy liên hệ với HeX-boiler để được tư vấn lắp đặt!