Lò hơi bao gồm nhiều bộ phận quan trọng như Balong hơi (Steam drum), vỏ lò (shell), bộ góp (header), các ống lò hơi (boiler tubes), tấm tubesheet, và bộ tiết kiệm nhiệt (economizer). Mỗi thành phần đều có chức năng riêng, đảm bảo quá trình sinh hơi và hiệu quả vận hành của hệ thống. Dưới đây là các thành phần chính và vai trò của chúng.
1. Balong hơi, vỏ lò và bộ góp
1.1. Balong hơi (Boiler Drum)
Balong hơi là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lò hơi, hoạt động như điểm trung tâm thu gom hơi nước. Trong quá trình đốt và truyền nhiệt, nước sẽ được làm nóng và chuyển thành hơi, được tích tụ lại trong balong hơi. Ngoài ra, balong hơi còn có chức năng duy trì áp suất và nhiệt độ cần thiết cho hệ thống, đảm bảo hơi nước luôn sẵn sàng để cung cấp cho các thiết bị sử dụng. Balong hơi được thiết kế với khả năng chịu áp suất cao, thường làm từ thép chịu áp, chịu nhiệt để đáp ứng được điều kiện nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt.
Với các lò hơi công nghiệp lớn, balong hơi còn được trang bị các van và đồng hồ đo áp suất để kiểm tra và điều chỉnh áp suất bên trong, giúp đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành. Bên cạnh đó, balong hơi cũng được thiết kế với hệ thống tách hơi nước, đảm bảo rằng chỉ có hơi khô được truyền vào các thiết bị sử dụng, tối ưu hóa hiệu suất hệ thống và giảm thiểu nguy cơ ăn mòn trong ống dẫn.
1.2. Vỏ lò hơi (Boiler Shell)
Vỏ lò hơi đóng vai trò như khung bảo vệ bao quanh toàn bộ hệ thống lò hơi, chịu trách nhiệm chứa và bảo vệ các bộ phận bên trong như ống sinh hơi, balong hơi, và ống dẫn. Vỏ lò hơi được chế tạo từ vật liệu chịu nhiệt.
Ngoài ra, vỏ lò hơi thường được phủ một lớp cách nhiệt bên trong nhằm giảm thiểu thất thoát nhiệt ra môi trường, tối ưu hóa hiệu suất năng lượng. Lớp cách nhiệt này còn giúp bảo vệ người vận hành khỏi nguy cơ tiếp xúc với bề mặt lò hơi ở nhiệt độ cao. Tùy thuộc vào thiết kế và công suất, vỏ lò hơi có thể được lắp đặt với cửa kiểm tra và cổng xả áp suất để phục vụ cho việc bảo trì và xử lý sự cố.
1.3. Ống góp (Header), ống tuần hoàn nước
Ống góp, hay còn gọi là bộ góp, ống tuần hoàn nước có vai trò quan trọng trong việc phân phối nước và hơi tuần hoàn đều đặn đến các ống dẫn bên trong lò hơi. Các ống góp thường được đặt ở các vị trí như đầu vào và đầu ra của hệ thống ống lò hơi để tạo điều kiện lưu thông nước và hơi một cách hiệu quả nhất. Đặc biệt, ống góp phải được chế tạo với độ bền cơ học cao để chịu được sự giãn nở và co rút khi nhiệt độ biến đổi đột ngột. Trong khi đó ống tuần hoàn nước có thể không chứa các ống vách lò, nhưng đảm bảo truyền nước và tuần hoàn nước trong hệ thống thân lò hơi.
Ống góp thường được làm từ thép các bon, hợp kim với các mối hàn chất lượng cao để đảm bảo độ kín và khả năng chịu áp lực tốt. Ngoài ra, hệ thống ống góp còn được thiết kế sao cho dòng chảy hơi và nước trong các ống lò hơi được phân bố đồng đều, giảm thiểu tối đa tình trạng tắc nghẽn hoặc áp suất không đồng nhất. Điều này không chỉ giúp tăng hiệu quả vận hành mà còn kéo dài tuổi thọ của hệ thống lò hơi.
2. Ống lò hơi
Ống lò hơi đóng vai trò chính trong việc dẫn nước, hơi, hoặc khí thải qua hệ thống lò hơi, hỗ trợ trao đổi nhiệt hiệu quả giữa nước và nhiệt độ cao từ buồng đốt. Các ống lò hơi được chia thành nhiều loại tùy theo chức năng và cấu trúc:
- Ống sinh hơi (Evaporator Tubes): Đây là các ống chính nơi nước biến thành hơi do hấp thụ nhiệt. Ống sinh hơi nằm trong vùng lửa, nơi nhiệt độ cao từ buồng đốt truyền trực tiếp vào ống, làm nước bên trong chuyển thành hơi. Các ống này được làm từ vật liệu chịu nhiệt cao, thường là thép carbon, để đảm bảo an toàn khi chịu áp suất lớn.
- Chùm ống quá nhiệt (Superheater Tubes): Sau khi qua các ống sinh hơi, hơi nước tiếp tục được đưa vào các ống gia nhiệt lại để tăng nhiệt độ lên cao hơn, biến thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt giúp giảm tổn thất nhiệt và tăng hiệu suất của các tuabin hoặc thiết bị sử dụng hơi sau đó. Các ống góp cho chùm ống gia nhiệt lại thường được bọc cách nhiệt để ngăn chặn tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường.
- Ống hâm nước(Economizer Tubes): Các ống hâm nước nằm trong bộ tiết kiệm nhiệt, sử dụng nhiệt từ khí thải để làm nóng nước cấp trước khi vào lò hơi. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu suất lò hơi, vì nước cấp sẽ cần ít nhiệt hơn để đạt đến nhiệt độ bão hòa.
- Ống khói và ống thoát khí (Flue Tubes): Ống khói và các ống thoát khí giúp đưa sản phẩm cháy ra khỏi hệ thống với độ cao đủ để giảm thiểu ô nhiễm. Chúng còn hỗ trợ tạo lực hút tự nhiên để dẫn khí qua các bộ phận trong hệ thống như buồng đốt, ống gia nhiệt, và bộ tiết kiệm nhiệt. Các ống này thường được làm từ thép, có khả năng giãn nở và co ngót nhờ các khớp giãn nở. Bên ngoài ống được bọc cách nhiệt để giảm tổn thất nhiệt và tăng hiệu quả vận hành.
- Ống nối (Headers): Các ống nối, hay còn gọi là ống góp, đóng vai trò như điểm giao nhau của các ống sinh hơi, gia nhiệt lại và hâm nước. Ống nối giúp phân phối hơi và nước đều qua các ống lò hơi, duy trì áp suất và lưu lượng dòng chảy ổn định trong toàn bộ hệ thống.
Các ống lò hơi đều phải chịu được áp suất và nhiệt độ cao, vì vậy chúng thường được làm từ thép hợp kim chịu nhiệt hoặc thép không gỉ để đảm bảo độ bền, chống ăn mòn và độ ổn định trong điều kiện vận hành khắc nghiệt.
3. Tấm Tubesheet
Tấm Tubesheet được chế tạo trong lò hơi ống lửa hoặc lò kết hợp buồng đốt phụ với balong dạng lò ống lửa. Để đảm bảo sự giãn nở và co ngót, tấm baffle cần có thiết kế linh hoạt nhưng vẫn duy trì độ kín của hệ thống. Các ống trao đổi nhiệt được nong hoặc hàn vào tấm tubesheet. Mối nong, mối hàn đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật để tránh rò rỉ hơi, nước trong quá trình vận hành an toàn lò hơi.
4. Kính thủy (Gauge Glass) và van cấp nước
Mỗi lò hơi đều phải có ít nhất một ống kính thủy để kiểm tra mức nước. Với áp suất hoạt động từ 400 psi trở lên, cần có hai ống kính thủy trên cùng một mặt phẳng ngang. Các ống kính thủy thường có thêm van thoát nước, và kích cỡ ống kính không được nhỏ hơn ½ inch. Ống kính thủy phải có phần hiển thị thấp nhất nằm trên mức nước cho phép tối thiểu, giúp ngăn ngừa nguy cơ quá nhiệt trong quá trình vận hành. Van cấp nước được sử dụng để kiểm tra độ chính xác của mức nước trong lò, giúp đảm bảo an toàn khi vận hành lò hơi.
5. Bộ thổi bụi (Sootblower)
Thiết bị thổi bụi có vai trò quan trọng trong việc làm sạch bề mặt gia nhiệt của lò hơi khỏi tro và bồ hóng bám vào. Thiết bị này hoạt động theo chu kỳ cố định, phun hơi nước, khí nén hoặc nước áp suất cao vào các bề mặt gia nhiệt. Điều này giúp giữ cho các ống lò hơi sạch sẽ, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và công suất lò hơi. Thông thường, thiết bị này gồm các bộ phận chính như vòi phun, ống dẫn, cơ cấu truyền động, và van cấp khí hoặc nước áp lực.
6. Bộ tiết kiệm nhiệt (Economizer)
Bộ tiết kiệm nhiệt giúp tận dụng nhiệt lượng từ khí thải để làm nóng nước cấp, từ đó tăng hiệu suất của lò hơi. Nước được dẫn qua các ống trong bộ tiết kiệm nhiệt và hấp thụ nhiệt từ khí thải. Thiết kế ống có thể là ống trơn hoặc ống cánh, với các loại cánh khác nhau tuỳ thuộc vào loại nhiên liệu đốt như than, dầu, hoặc khí. Bộ tiết kiệm nhiệt còn được trang bị hệ thống van ba ngả để điều chỉnh dòng nước trong trường hợp tải thấp, nhằm tránh hiện tượng ăn mòn.
Trên đây là các thành phần quan trọng trong lò hơi và vai trò của chúng trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn khi vận hành hệ thống. Mỗi thành phần cần được bảo trì và kiểm tra định kỳ để duy trì hoạt động ổn định và hiệu quả.