I. Giới thiệu về lò hơi
Lò hơi là thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi nước. Lò hơi công suất lớn, như lò hơi 125 tấn, đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp hơi nước cho các quy trình sản xuất. Trong bối cảnh hiện nay, khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, việc thiết kế và tối ưu hóa lò hơi trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Thiết kế lò hơi không chỉ yêu cầu kiến thức chuyên môn mà còn cần sự hiểu biết về các tiêu chuẩn kỹ thuật và công nghệ hiện đại. Theo TS Hoàng Ngọc Đồng, lò hơi là một phần không thể thiếu trong các nhà máy nhiệt điện, nơi mà công suất lò hơi quyết định hiệu quả sản xuất điện năng.
1.1. Nhiệm vụ và vai trò của lò hơi
Lò hơi có nhiệm vụ chính là sản xuất hơi nước phục vụ cho các quá trình công nghiệp. Hơi nước được sử dụng làm chất tải nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt, giúp gia nhiệt cho sản phẩm. Lò hơi công nghiệp không chỉ được sử dụng trong nhà máy nhiệt điện mà còn trong nhiều lĩnh vực khác như chế biến thực phẩm, dệt may, và sản xuất hóa chất. Việc thiết kế một lò hơi hiệu quả không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo tài liệu, lò hơi có công suất lớn như 125 tấn thường được thiết kế với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và hiệu suất cao.
II. Thiết kế lò hơi 125 tấn
Quá trình thiết kế lò hơi 125 tấn bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc xác định sơ bộ dạng lò hơi đến tính toán các thông số kỹ thuật. Đầu tiên, cần chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa phù hợp với loại nhiên liệu sử dụng. Trong trường hợp này, lò hơi được thiết kế với buồng lửa phun, sử dụng nhiên liệu rắn như than gầy. Việc lựa chọn cấu trúc buồng lửa ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của lò hơi. Công nghệ lò hơi hiện đại yêu cầu các thiết bị như quạt khói, quạt gió, và bộ khử bụi được bố trí hợp lý để tối ưu hóa quá trình đốt cháy và giảm thiểu khí thải độc hại.
2.1. Các thông số kỹ thuật
Các thông số kỹ thuật của lò hơi 125 tấn bao gồm sản lượng hơi định mức, áp suất và nhiệt độ hơi ở đầu ra. Cụ thể, sản lượng hơi được xác định là 125 tấn/h với áp suất 6 bar và nhiệt độ 445°C. Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi cũng được xác định là 180°C. Việc tính toán các thông số này là rất quan trọng để đảm bảo lò hơi hoạt động hiệu quả và an toàn. Ngoài ra, việc lựa chọn nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của lò hơi. Nhiên liệu có thành phần hóa học khác nhau sẽ dẫn đến các chỉ số khác nhau trong quá trình đốt cháy, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất và lượng khí thải.
III. Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu
Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu là một phần quan trọng trong thiết kế lò hơi. Để xác định thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy, cần tính toán dựa trên thành phần hóa học của nhiên liệu. Đối với nhiên liệu rắn như than gầy, thể tích không khí lý thuyết được tính toán dựa trên công thức cụ thể. Việc xác định thể tích sản phẩm cháy cũng rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến hiệu suất và lượng khí thải ra môi trường. Hệ số không khí thừa cũng cần được tính toán để đảm bảo quá trình cháy diễn ra hoàn toàn và hiệu quả.
3.1. Tính toán thể tích không khí lý thuyết
Thể tích không khí lý thuyết được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn, giúp xác định lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy. Công thức tính thể tích không khí lý thuyết là V0kk = 0,0889 (Clv + 0,375 Slv) + 0,265 Hlv - 0,033 Olv. Kết quả tính toán cho thấy thể tích không khí lý thuyết cần thiết cho 1 kg nhiên liệu rắn là 7,985 m3tc/kg. Việc tính toán chính xác thể tích không khí lý thuyết không chỉ giúp tối ưu hóa quá trình cháy mà còn giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường.
IV. Tính cân bằng nhiệt lò hơi
Tính cân bằng nhiệt trong lò hơi là một bước quan trọng để xác định hiệu suất hoạt động của lò. Lượng nhiệt đưa vào lò được tính toán dựa trên nhiệt trị thấp của nhiên liệu và các tổn thất nhiệt trong quá trình hoạt động. Hiệu suất nhiệt của lò hơi được tính theo công thức ηlò = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6). Kết quả tính toán cho thấy hiệu suất nhiệt của lò hơi đạt khoảng 88,265%. Việc tính toán cân bằng nhiệt không chỉ giúp đánh giá hiệu suất của lò mà còn giúp tìm ra các giải pháp cải tiến để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
4.1. Các tổn thất nhiệt của lò hơi
Các tổn thất nhiệt trong lò hơi bao gồm tổn thất do khói thải, cháy không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học, và tổn thất nhiệt ra môi trường. Tổn thất nhiệt do khói thải được xác định dựa trên nhiệt độ khói thải và hệ số không khí thừa. Các tổn thất này cần được tính toán chính xác để có thể đưa ra các biện pháp cải tiến hiệu suất lò hơi. Việc giảm thiểu tổn thất nhiệt không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
