Thiết kế lò hơi và những tiêu chuẩn an toàn cần thực hiện

Lò hơi là thiết bị hoạt động trong môi trường khắc nghiệt có áp suất, nhiệt độ cao. Vì vậy trong quá trình thiết kế lò hơi cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn trong quá trình lò hoạt động!

Những cơ sở để thiết kế lò hơi

Xác định nhu cầu về hơi nước

Xác định các tiêu chí cần đạt được về nguồn hơi nhiệt tạo ra từ lò hơi. Đó là các tiêu chí cụ thể sau đây:

Loại hơi nước được tạo ra: Lò hơi bạn thiết kế tạo ra hơi bão hoà hay là hơi quá nhiệt.

Sản lượng hơi được tạo ra: Bạn cần thiết kế lò hơi sản xuất bao nhiêu tấn hơi/giờ. Đưa ra định mức công suất hơi của lò.

Áp suất hơi nhiệt tạo ra: Hơi nước tạo ra từ lò hơi có áp suất bao nhiêu? Bạn cũng cần phải xác định cụ thể trước khi bước vào thiết kế.

Xác định rõ loại lò muốn thiết kế:

Bạn cần căn cứ vào các yếu tố như nguồn kinh phí, nhiên liệu đốt, sản lượng hơi cần tạo ra. Từ đó quyết định chọn lò phò hợp nhất. Những lò thường dùng hiện nay là:

Lò hơi tầng sôi: Công suất lớn, đốt đa nhiên liệu, thân thiện với môi trường.

Lò hơi ghi xích: Đốt nhiên liệu trên ghi xích chuyển động, hiệu suất cao. Đốt được than, viên nén sinh khối kích thước khoảng 30mm đến 50mm.

Lò hơi ghi tĩnh: Đốt nhiên liệu trên ghi cố định, phù hợp đốt củi khô, than cục.

Lò hơi đốt dầu, lò hơi đốt gas, lò hơi điện…

Thiết kế sơ bộ

Những công đoạn cần thực hiện đó là:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động, sơ đồ khối: Đưa ra phương án bố trí các thiết bị chính như buồng đốt, thân lò, bồn nước, hệ thống xử lý khí thải…

Các thông số kỹ thuật ban đầu: Diện tích buồng đốt, không gian thân lò, hệ thống đường ống, Diện tích trao đổi nhiệt, lưu lượng nước, …

Thẩm định lựa chọn vật liệu chế tạo: Chọn vật liệu chế tạo các bộ phận quan trọng như đường ống, thân lò, buồng đốt, tất cả đều phải đảm bảo độ bền, chịu nhiệt, chịu áp lực và chống ăn mòn.

Lựa chọn vật liệu và thiết bị cho lò hơi

Vật liệu chế tạo buồng đốt, thân lò hơi, đường ống nước, ống hơi, thì phải lựa chọn những vật liệu chịu nhiệt tốt, độ bền cao, hạn chế cháy nổ.

Vật liệu phải có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt để đảm bảo an toàn và tuổi thọ của lò hơi.

Xây dựng chi tiết kỹ thuật trong quy trình thiết kế

Thiết lập bản vẽ về các bộ phận, số liệu chi tiết về kích thước trong thiết kế. Đội ngũ chuyên gia thiết lập kế hoạch chi tiết về các giai đoạn thiết kế lò hơi. Chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết để tiến hành quy tình thiết kế.

Tính toán hiệu suất lò hơi

Có nhiều công thức tính hiệu suất lò hơi thông dụng như hiệu suất nhiệt, hiệu suất hấp thụ nhiệt, hiệu suất chuyển đổi nhiệt và hiệu suất hơi nước. Các công thức này giúp tính toán hiệu suất của lò hơi dựa trên các thông số như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng.

Phương pháp tính hiệu suất lò hơi

Ngoài việc sử dụng công thức, chuyên gia thiết kế xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò hơi như tỷ lệ cháy không hoàn toàn, tỷ lệ mất mát nhiệt và tỷ lệ mất mát áp.

Bên cạnh đó, sử dụng các phương pháp để đo lường và tính toán hiệu suất lò hơi như đo áp suất, đo nhiệt độ và đo lưu lượng.

Tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu hóa áp suất

Tiết kiệm nhiên liệu là một yếu tố quan trọng trong việc vận hành lò hơi. Cần cung cấp các phương pháp để tiết kiệm nhiên liệu như tối ưu hoá quá trình đốt, tái sử dụng nhiệt từ khí thải và cải thiện cách nhiệt. Đồng thời, cần tối ưu hóa áp suất để đạt được hiệu suất cao nhất cho lò hơi.

Lắp đặt bảo dưỡng, bảo trì

Để duy trì hiệu suất cao của lò hơi, cần thực hiện các biện pháp bảo trì như kiểm tra định kỳ, vệ sinh và bôi trơn. Lắp ráp đúng quy trình là điều quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất của lò hơi. Cần tuân thủ quy trình lắp ráp được quy định bởi nhà sản xuất và các tiêu chuẩn an toàn.

Quy trình thiết kế lò hơi đạt tiêu chuẩn chất lượng

Quá trình thiết kế lò hơi công nghiệp còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố. Ví dụ như căn cứ vào mục đích sử dụng, lựa chọn nhiên liệu đốt, công suất...

Mỗi lò hơi sẽ có những kiểu dáng, đặc điểm, thông số kỹ thuật rất khác nhau.

Các bước cơ bản trong quá trình thiết kế lò hơi như sau:

Bước 1: Tính toán hiệu suất lò, quá trình cháy nhiên liệu:

Xác định công suất của lò hơi cần phải thiết kế. Tính toán nhiên liệu đốt cho lò hơi sử dụng. Tính toán sự phù hợp giữa không khí cần cho quá trình đốt nhiên liệu.

Tính toán các tổn thất trong quá trình cháy để từ đó biết được hiệu suất của thiết kế lò hơi, và cuối cùng phải xác định được lượng nhiên liệu tiêu hao trong quá trình đó.

Bước 2: Xác định kích thước lò hơi cần được thiết kế:

Tính toán thông số kích thước không gian buồng đốt.

Diện tích bức xạ bề mặt trong, diện tích dàn ống đối lưu.

Tính toán số lượng ống sinh hơi đối lưu, số lượng ống trên một pass.

Bước 3: Tính toán tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa:

Tính toán để có thể biết được nhiệt lượng hữu ích tỏa ra trong buồng lửa, nhiệt lượng truyền lại cho buồng lửa với 1 kg nhiên liệu.

Bước 4: Tính toán các bề mặt đối lưu:

 Phải xác định được diện tích truyền nhiệt và hệ số trao đổi nhiệt cho dàn đối lưu, tính toán nhiệt pass 1, tính toán nhiệt pass 2.

Trên là những bước cơ bản trong quá trình thiết kế lò hơi, tuy nhiên trong quá trình thiết kế nhà chế tạo có thể có những thay đổi sao cho phù hợp với tình hình thực tế.

Những chú ý quan trọng khi thiết kế lò hơi

Khi thiết kế lò hơi công nghiệp, nhà sản xuất cần lưu ý các tiêu chí sau để đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

Công suất và hiệu suất: Xác định công suất và hiệu suất của lò hơi dựa trên yêu cầu của ngành. Điều này bao gồm lượng hơi cần cung cấp, áp suất và tần suất sử dụng.

Loại lò hơi: Chọn loại lò hơi phù hợp với nhu cầu sản xuất và cung cấp nhiệt của ngành. Các loại như đốt củi trấu, tầng sôi, và đốt than đều có đặc điểm riêng.

Áp suất hoạt động: Xác định áp suất hoạt động để đảm bảo lò hơi đáp ứng yêu cầu vận hành và toàn bộ hệ thống.

Nhiên liệu: Lựa chọn nhiên liệu phù hợp như gas hoặc củi trấu. Cân nhắc tính khả thi và kinh tế của loại nhiên liệu này.

Vật liệu và cấu thành: Chọn vật liệu chịu nhiệt và chống ăn mòn phù hợp.

Tiêu chuẩn an toàn và quy định: Đảm bảo thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và quy định hiện hành. Các kỹ sư thiết kế cần phải phân tích và kiểm định lò hơi kỹ lưỡng, đảm bảo an toàn.

Kích thước và vị trí: Xác định kích thước và vị trí lắp đặt sao cho phù hợp với không gian và yêu cầu vận hành.

Tiết kiệm nước và xử lý chất thải: Áp dụng các biện pháp tiết kiệm nước và xử lý chất thải để giảm thiểu tác động đến môi trường.

Bảo trì và sửa chữa: Thiết kế hỗ trợ bảo trì và sửa chữa dễ dàng, duy trì hiệu suất và độ bền của lò hơi.

Hệ thống kiểm tra và giám sát: Đảm bảo có hệ thống kiểm tra và giám sát hiệu quả để quản lý và điều chỉnh hoạt động an toàn.

Giới thiệu một số loại lò hơi được thiết kế và sử dụng phổ biến hiện nay

Thiết kế lò hơi tầng sôi

Các thông số kỹ thuật trong thiết kế:

- Công suất 3.000 – 50.000 kg/giờ.

- Kiểu lò hơi: Cháy tầng sôi, tổ hợp ống nước và ống lửa.

- Áp suất thiết kế 8 – 25 kG/cm2.

- Áp suất làm việc 8 – 25 kG/cm2.

- Nhiệt độ nước cấp 800C.

- Hiệu suất lò hơi 82% ± 2.

- Nhiên liệu đốt: Than cám Indo, mùn cưa, biomass.

- Nguồn điện sử dụng 380 VAC – 3 pha – 50Hz.

- Tiêu chuẩn chế tạo: Theo TCVN 7704 - 2007, TCVN 12728 – 2019.

- Phát thải khói thải: Đạt QCVN 19: 2009/BTNMT

- Chế độ làm việc: Bán tự động và tự động hoàn toàn.

- Điều khiển: PLC – SCADA

Nhiên liệu được sử dụng trong lò hơi tầng sôi đó là than cám, viên nén, sinh khối, dăm bào, vỏ trấu, mùn cưa… Chỉ cần kích thước phù hợp dưới 30mm đều sử dụng làm nhiên liệu.

Công suất lò cao được dùng cho nhiều nhà máy công suất lớn, quy mô công nghiệp, như chế biến gỗ, thực phẩm, hoá chất, sản xuất điện năng...

Thiết kế lò hơi ghi xích

Các thông số kỹ thuật của lò:

- Công suất: 3.000 – 50.000 kg/giờ

- Kiểu lò hơi: Cháy ghi xích, tổ hợp ống nước và ống lửa.

- Áp suất thiết kế 10 – 25 kG/ cm².

- Áp suất làm việc 10 – 25 kG/cm².

- Nhiệt độ nước cấp 80⁰C.

- Hiệu suất lò hơi 82% ± 2.

- Nhiên liệu đốt: Than cục, viên nén mùn cưa, củi trấu.

- Nguồn điện sử dụng 380 VAC – 3 pha – 50Hz.

- Tiêu chuẩn chế tạo: Theo TCVN 7704 - 2007, TCVN 12728 – 2019.

- Phát thải khói thải: Đạt QCVN 19: 2009/BTNMT.

- Chế độ làm việc: Bán tự động và tự động hoàn toàn.

- Điều khiển: PLC – SCADA.

Điểm nổi bật của lò là nhiên liệu được đốt trên ghi xích chuyển động vô cấp từ đầu lò đến đuôi lò. Quá trình này diễn ra hoàn toàn tự động nhờ hệ thống cấp liệu hiện đại.

Nhiên liệu được rải đều trên mặt ghi, và được đốt cháy theo lớp trên mặt ghi chuyển động. Đến cuối lò chỉ còn lại tro xỉ và được thải xuống bể chứa.

Nhiên liệu phải đảm bảo kích thước từ 30mm đến 50 mm, nếu nhiên liệu quá nhỏ sẽ bị kẹt vào cấu trúc của ghi sẽ ảnh hưởng đến chuyển động của ghi lò. Thông thường nhiên liệu là than cám dạng nén viên, than indo, viên nén sinh khối…

Thiết kế lò hơi ghi tĩnh

Các thông số kỹ thuật trong thiết kế của lò:

- Công suất 3.000 – 50.000 kg/giờ.

- Kiểu lò hơi: Cháy ghi tĩnh, tổ hợp ống nước và ống lửa.

- Áp suất thiết kế 10 – 25 kG/ cm².

- Áp suất làm việc 10 – 25 kG/ cm².

- Nhiệt độ nước cấp 80⁰C.

- Hiệu suất lò hơi 82% ± 2.

- Nhiên liệu đốt: Than cục, viên nén mùn cưa, củi trấu.

- Nguồn điện sử dụng: 380 VAC – 3 pha – 50Hz.

- Tiêu chuẩn chế tạo: Theo TCVN 7704 - 2007, TCVN 12728 – 2019.

- Phát thải khói thải: Đạt QCVN 19: 2009/BTNMT.

- Chế độ làm việc: Bán tự động và Tự động hoàn toàn.

- Điều khiển PLC – SCADA.

Công nghệ đốt trên ghi cố định, thường sử dụng củi cây, vỏ cây, cành cây, hoặc các loại than đá, than củi cục to, kích thước lớn.

Mặt ghi có các khe hở lớn để tro xỉ dễ dàng lọt xuống gầm ghi. Đồng thời ô xi có thể dễ dàng thổi đều trên mặt ghi đảm bảo nhiên liệu cháy thuận lợi hơn.

Như vậy, bài viết trên đã đề cập đến các vấn đề cơ bản về thiết kế lò hơi. Khách hàng có nhu cầu sử dụng hơi nhiệt, lắp đặt lò hơi, hãy liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ:

HeX Boiler - CÔNG TY TNHH NĂNG LƯỢNG NHIỆT BÁCH KHOA.

Địa chỉ: Số 268B, Quốc Lộ 2, Khu 2, Xã Phù Lỗ, Huyện Sóc Sơn, Tp Hà Nội.

Hotline: 0917 754 059

Email: info@hexboiler.com