Hơi quá nhiệt - Tác nhân quan trọng trong lò hơi sản xuất điện năng

Hơi quá nhiệt có ứng dụng quan trong cuộc sống. Đặc biệt trong việc sản xuất điện năng, là tác nhân quan trọng không thể thiếu. Vậy hơi quá nhiệt là gì? Được tạo ra như thế nào? Mời bạn đọc tìm hiểu ở bài viết dưới đây!

Giới thiệu về hơi quá nhiệt

Hơi quá nhiệt

 Superheated Steam còn được gọi là hơi nước quá nhiệt.  Được tạo ra bằng cách gia nhiệt cho hơi ướt hoặc hơi bão hòa để hơi này vượt ra khỏi điểm bão hòa. Việc 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 các ứng dụng truyền động như tuabine.

Cách tạo ra hơi quá nhiệt

Hơi quá nhiệt được tạo ra như thế nào?  Là sự kết hợp giữa bộ gia nhiệt và hơi bão hòa. Tức là tiếp theo nguyên lý hoạt động của hơi bão hòa, người ta sẽ tiến hành sử dụng thêm bộ gia nhiệt để thu được sản phẩm hơi quá nhiệt cho ngành công nghiệp của họ.

Theo đó, khi sử dụng lò, nhiên liệu cho vào lò rồi đốt lên làm cho nước nóng ở một nhiệt độ sôi nhất định. Khi nước sôi và không thể tăng nhiệt độ sôi thêm nữa thì sẽ chuyển hóa thành hơi nước. Lúc này hơi nước đó được gọi là hơi bão hòa. Muốn thu được hơi quá nhiệt, lò đốt cần được lắp thêm phần bộ gia nhiệt bên ngoài để có lượng nhiệt cao hơn giúp làm tăng nhiệt cho hơi nước.

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

Ứng dụng 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.

Cách phân biệt hơi quá nhiệt  với hơi nước bão hòa

Thực tế, chúng 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.  Tiếp tục gia nhiệt và làm khô tạo thành hơi quá nhiệt. Mối liên hệ đó được trình bày theo sơ đồ sau:

Sơ đồ mối liên hệ giữa hơi bão hòa và hơi quá nhiệt

Ưu điểm của hơi quá nhiệt:

+ Hơi quá nhiệt: Đắt tiền 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 quá nhiệt thường được dùng trong hệ thống vận hành tuabin. Vì trong tuabin khí 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 khí hoàn toàn khô. Đó là lý do tại sao trong tuabin lại cần sử dung hơi quá nhiệt.

Ứng dụng hơi bão hòa và hơi quá nhiệt 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,…

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

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

- 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…

Nguyên lý tạo hơi quá nhiệt của lò hơi nhà máy điện

 Trong các lò nhà máy điện, nhờ các quá trình: đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò. Công suất nhiệt của lò phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi. Các giá trị này càng cao thì công suất của lò càng lớn. Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò phụ thuộc vào tính chất vật lý của sản phẩm cháy và của môi chất tham gia quá trình và phụ thuộc vào hình dáng, đặc tính cấu tạo của các phần tử lò. Trên hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò buồng lửa phun tuần hoàn tự nhiên hiện đại trong nhà máy điện.

 Nguyên lý cấu tạo của lò quá nhiệt

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!