Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của nồi hơi và biện pháp nâng cao

Các kỹ sư của Naan đang khảo sát để cải thiện hiệu suất cho một nồi hơi công nghiệp cũ

Hiệu suất của lò hơi liên quan đến nhiều yếu tố như nhiên liệu, điều chỉnh vận hành, các thông số lò hơi và thu hồi, tận dụng nhiệt thải. Chủ yếu có các phương pháp sau để nâng cao hiệu suất nhiệt của lò hơi:

1. Nâng cao hiệu suất đốt của lò hơi

Hiệu suất đốt của lò hơi cho biết mức độ đốt cháy hoàn toàn. Để nâng cao hiệu suất cháy của lò hơi, chúng ta phải cố gắng điều chỉnh, tổ chức các điều kiện cháy trong lò để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu và giảm q3, q4. Quá trình đốt cháy nhiên liệu kém sẽ làm tăng tổn thất do đốt cháy không hoàn toàn khí và đốt cháy không hoàn toàn chất rắn, đồng thời làm giảm hiệu suất đốt của lò hơi. Phải có ba điều kiện để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu:

• Thứ nhất, phải có đủ lượng không khí, nhiên liệu và không khí phải được trộn lẫn hoàn toàn.
• Thứ hai là phải có nhiệt độ lò đủ cao để phản ứng đốt cháy nhiên liệu có thể diễn ra nhanh chóng.
• Thứ ba là cho phép nhiên liệu có thời gian lưu trú nhất định trong lò để nhiên liệu và oxy có thể phản ứng hoàn toàn.

Dựa trên ba điều kiện này, có thể thực hiện các biện pháp sau để tăng cường quá trình đốt cháy.

(1) Điều chỉnh lượng không khí và cung cấp không khí hợp lý

Cung cấp không khí hợp lý là chìa khóa để tăng cường quá trình đốt cháy. Trong các nồi hơi đốt cơ giới hóa (như lò tầng sôi, lò ghi thang, lò ghi xích), việc cung cấp không khí hợp lý là rất quan trọng để thúc đẩy quá trình đốt cháy trong lò theo các đặc điểm khác nhau của quá trình đốt.

(2) Kiểm soát hệ số không khí dư của lò

Kiểm soát hệ số không khí thừa của lò là biện pháp nhằm nâng cao khả năng đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu và giảm thất thoát nhiệt. Nếu hệ số không khí dư của lò quá cao, nhiệt độ của lò sẽ giảm dẫn đến tốc độ cháy giảm, từ đó làm tăng tổn thất khí cháy không hoàn toàn và chất rắn cháy không hoàn toàn, biểu hiện bằng màu đen cuồn cuộn. khói, hàm lượng cacbon trong tro cao, tiêu hao nhiên liệu lò hơi… Khối lượng tăng lên và sản lượng giảm đáng kể. Nếu hệ số không khí dư quá thấp, vật liệu dễ cháy thường không thể đốt cháy hoàn toàn do không nhận được oxy, điều này cũng dẫn đến tổn thất gia tăng do đốt cháy không hoàn toàn chất khí và đốt cháy không hoàn toàn chất rắn. Vì vậy, hệ số không khí dư của lò có giá trị kinh tế nhất, giúp giảm thiểu tổng q2, q3, q4 là hệ số không khí dư tối ưu. Giá trị này có thể được xác định thông qua các thử nghiệm điều chỉnh quá trình đốt cháy.

(3) Duy trì nhiệt độ cao trong lò

Duy trì nhiệt độ cao trong lò là điều kiện để nhiên liệu cháy nhanh. Đối với các lò đốt nhiên liệu biomass thì nhiệtđộ trong lò đốt nên duy trì ở 800 độ C. Mục đích duy trì nhiệt độ cao trong lò: thứ nhất là tăng tốc độ phản ứng hóa học trong quá trình đốt cháy và giảm tổn thất q3 và q4; thứ hai là tăng cường độ truyền nhiệt bức xạ.

Quá trình cháy nhiên liệu biomass trong lò đốt

Biện pháp duy trì nhiệt độ cao trong lò, khi đốt nhiên liệu kém chất lượng, nhiệt độ trong lò sẽ giảm đi đáng kể. Trong trường hợp này, trước hết có thể sử dụng gạch chịu lửa hoặc bê tông chịu lửa để chặn một phần bề mặt gia nhiệt bức xạ nhằm giảm mức độ làm mát của nước trong lò. Thứ hai, có thể thêm một bộ sấy sơ bộ không khí để làm nóng trước không khí lạnh và đưa vào lò để nâng cao hiệu suất của lò. Nhiệt vừa có thể làm tăng nhiệt độ trong lò vừa làm giảm nhiệt độ khí thải.

2. Giảm nhiệt độ khói thải

Hiện nay, nhiệt độ khí thải của nồi hơi ở nước ta tương đối cao, đây là một trong những nguyên nhân chính khiến hiệu suất nhiệt của nồi hơi thấp. Cứ giảm 15-20 độ C nhiệt độ khí thải của nồi hơi nhỏ và giảm 15 độ C đối với nồi hơi lớn, hiệu suất nhiệt của nồi hơi tăng thêm 1%. Vì vậy, cần cố gắng thu hồi nhiệt thải của khí thải để giảm nhiệt độ khí thải, giảm tổn thất nhiệt thải q2 và tiết kiệm nhiên liệu. Các thiết bị thu hồi nhiệt phổ biến có thể kể đến như bộ hâm nước và bộ sấy không khí. Bộ tiết kiệm nhiệt do Naan phát triển và thiết kế có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ khí thải và cải thiện hiệu suất nhiệt của lò hơi.

3. Kiểm soát hệ số không khí thừa tại ống khói

Sự gia tăng của hệ thống không khí dư ở đầu ra lò và rò rỉ không khí trong từng ống khói dọc theo đường dẫn khói sẽ làm tăng hệ số không khí dư tại ống khói, nghĩa là làm tăng lượng khói thải và do đó làm tăng nhiệt thải. sự mất mát. Để giảm tổn thất nhiệt của khói thải, một mặt, đầu ra của lò phải duy trì hệ số không khí dư tối ưu, mặt khác, cần nỗ lực giảm thiểu rò rỉ không khí của lò và từng đường khói. Rò rỉ không khí không chỉ làm tăng thể tích khói thải mà còn làm tăng nhiệt độ khói thải. Khi không khí lạnh rò rỉ vào ống khói, nhiệt độ của khói thải tại điểm rò rỉ không khí giảm, do đó nhiệt hấp thụ bởi tất cả các bề mặt gia nhiệt sau điểm rò rỉ không khí giảm, do đó nhiệt độ khói thải tăng lên. Và điểm rò rỉ không khí càng gần lò đốt thì tác động càng lớn.

Hiện nay, tình trạng rò rỉ không khí trong lò đốt và ống khói của các lò hơi đốt vừa và nhỏ rất phổ biến, điều này không chỉ làm tăng lượng khói mà còn làm giảm nhiệt độ của khí thải, gây bất lợi cho quá trình đốt cháy. Vì vậy, khi phát hiện rò rỉ không khí trong lò và ống khói thì phải bịt chỗ rò rỉ càng sớm càng tốt để kiểm soát hệ số không khí dư tại khu vực xả nhằm giảm tổn thất nhiệt thải.

4. Giữ cho lò hơi hoạt động ở mức tải định mức

Hiệu suất nhiệt của lò hơi cao nhất khi được duy trì ở mức tải định mức ổn định và hoạt động liên tục. Sự thay đổi tải của nồi hơi có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đốt cháy, hãy lấy lò hơi tầng sối làm ví dụ để phân tích. Khi lò hơi bị quá tải, lượng nhiên liệu phải tăng lên, lớp nhiên liệu dày lên, và lượng cung cấp không khí cũng phải tăng lên để đáp ứng nhu cầu tải tăng lên. Lớp nhiên liệu dày lên làm tăng tổn thất của quá trình đốt cháy rắn không hoàn toàn.Do thể tích cung cấp không khí tăng lên, khí thải tồn tại trong lò trong thời gian ngắn và một số khí dễ cháy được thải ra ngoài ống khói trước khi đốt, do đó tổn thất nhiệt do khí cháy không hoàn toàn tăng lên. Đồng thời, khi vận hành quá tải, nhiệt độ trong lò tăng lên do lớp nhiên liệu dày lên, nhiệt độ khí thải cũng tăng theo, làm tăng tổn thất nhiệt thải. Khi lò hơi chạy tải thấp, lượng than đốt giảm và nhiệt độ trong lò giảm làm điều kiện cháy xấu đi và gây tổn thất cháy không hoàn toàn q3 và q4. Khi tải lò hơi chỉ còn 50%, nhiệt độ trong lò giảm đáng kể, gây khó khăn cho việc duy trì quá trình cháy ổn định trong lò. Tổn thất nhiệt tăng tương đối khi vận hành ở tải thấp, do đó việc lò hơi hoạt động quá tải hoặc tải thấp sẽ dẫn đến hiệu suất nhiệt của lò hơi giảm.

Việc đốt nhiên liệu kém chất lượng có thể làm giảm nhiệt đáng kể trong lò đốt.

Để lò hơi hoạt động liên tục nhất có thể dưới tải định mức, khi thiết kế lò hơi, đơn vị thiết kế phải xác định tổng công suất của lò hơi không dựa trên tải nhiệt tối đa mà dựa trên tải nhiệt trung bình. Ngoài ra, bộ tích nhiệt hơi nước được thiết lập để điều chỉnh đỉnh nhiệt, từ đó giảm tổng công suất lắp đặt của phòng lò hơi, tiết kiệm đầu tư cơ sở hạ tầng, khắc phục hiện tượng “công suất lớn, công suất nhỏ” và điều kiện vận hành quá tải hiện nay.

5. Xử lý làm mềm nước cấp nồi hơi và thu hồi nước ngưng

Làm mềm nước cấp lò hơi và thu hồi nước ngưng cũng là các biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của lò hơi. Nước thô chứa nhiều tạp chất và chất cặn, nếu chất lượng nước không được xử lý tốt, lò hơi sẽ bị cặn. Độ dẫn nhiệt của cặn rất thấp nên khi bề mặt gia nhiệt bị thu hẹp, công suất lò hơi sẽ giảm do điện trở nhiệt tăng, lượng than tiêu thụ tăng và hiệu suất nhiệt của lò hơi giảm. Người ta xác định rằng nếu có 1 mm cặn bám trên bề mặt gia nhiệt của lò hơi thì tỷ lệ tổn thất do đốt cháy là 2% -3%, cặn bám trên bề mặt gia nhiệt của lò hơi càng dày thì nhiên liệu thất thoát càng nhiều. Trên thực tế, ở nhiều nồi hơi, do xử lý nước kém hoặc hoàn toàn không xử lý nước nên độ dày của lớp cặn gia nhiệt lớn hơn 2 mm trở lên, thậm chí có nơi lên tới 10 mm, điều này không chỉ làm giảm hiệu suất nhiệt của lò hơi mà còn làm giảm hiệu suất nhiệt của lò hơi. mà còn làm tăng nhiệt độ của thành ống lò hơi.Việc giảm ứng suất cho phép dễ gây ra tai nạn nổ lò hơi và ảnh hưởng đến quá trình vận hành an toàn, tiết kiệm của lò hơi.

Phổ biến việc xử lý nước lò hơi, thúc đẩy công nghệ xử lý nước được lựa chọn, tiến hành kiểm tra nghiêm ngặt việc cấp nước cho lò hơi và đảm bảo đáp ứng tất cả các chỉ tiêu về cấp nước lò hơi để đảm bảo lò hơi vận hành hiệu quả và an toàn.

Cải thiện tốc độ thu hồi nước ngưng và ngăn ngừa thất thoát nước ngưng là những khía cạnh quan trọng trong việc bảo tồn năng lượng lò hơi. Việc thu hồi nước ngưng tụ không chỉ có thể làm giảm lượng nước bổ sung làm mềm lò hơi và giảm tải cho hệ thống xử lý nước mà còn làm tăng nhiệt độ nước cấp của lò hơi. Cứ tăng nhiệt độ nước cấp lò hơi lên 6 độ C thì có thể tiết kiệm được 1% nhiên liệu. Vì vậy, việc thu hồi và quản lý nước ngưng tụ phải được tăng cường.

6. Tăng cường cách nhiệt, chống rò rỉ, chống rò rỉ và phòng ngừa rủi ro

Do nhiệt độ của thành lò hơi và hệ thống đường ống dẫn nhiệt hơi nước luôn cao hơn nhiệt độ không khí trong phòng lò hơi nên một phần nhiệt từ thành lò và hệ thống đường ống dẫn hơi nước bị thất thoát ra không khí xung quanh do bức xạ và đối lưu. , trở thành tổn thất nhiệt của lò hơi. Sự tản nhiệt của lò không chỉ gây thất thoát nhiệt mà còn làm giảm nhiệt độ của lò và ảnh hưởng đến quá trình đốt cháy. Vì vậy, nên sử dụng vật liệu cách nhiệt tiên tiến để tăng cường khả năng cách nhiệt của thành lò hơi và ống dẫn nhiệt, giảm thất thoát nhiệt và nâng cao hiệu suất nhiệt của lò hơi.

Nói tóm lại, hiệu suất nhiệt của lò hơi là một chỉ số toàn diện đo lường trình độ kỹ thuật và hiệu quả kinh tế của việc sử dụng năng lượng lò hơi. Do đó, để tuân thủ các biện pháp trên, việc chuyển đổi kỹ thuật của lò hơi được thực hiện và công tác quản lý được tăng cường. Đặc biệt những doanh nghiệp có mức tiêu thụ năng lượng cao, hiệu quả thấp và quản lý kém phải tham khảo tiêu chuẩn quốc gia "TCVN 8630:2019 Nồi hơi - Hiệu suất năng lượng và phương pháp xác định" để liên tục cải tiến nồi hơi của mình để tăng hiệu suất nhiệt, tiết kiệm năng lượng.