Vấn đề tiết kiệm khi sử dụng nồi hơi công nghiệp

Nền kinh tế Việt Nam hiện đang sử dụng hơn 2000 lò hơi các loại trong đó chủ yếu thuộc ngành Công nghiệp. Các lò hơi này có công suất từ 1tấn/giờ đến 300tấn/giờ. Phần lớn các nồi hơi công nghiệp đều sử dụng với hiệu suất năng lượng thấp nên lượng khí đôc hại do đốt nhiên liệu phát thải vào môi trường là rất cao.

Có nhiều biện pháp nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng trong hệ thống lò hơi liên quan đến quá trình đốt, truyền nhiệt, hao hụt năng lượng, giảm mức tiêu thụ điện của thiết bị phụ trợ. Bằng việc kiểm tra một số các yếu tố sau đây có thể giúp doanh nghiệp đánh giá được thiết bị lò hơi của doanh nghiệp mình có đang được vận hành với hiệu suất tối đa hay không.

1. Vận hành hệ số không khí thừa ở nhiệt độ thích hợp Theo phương pháp chuẩn đối sánh, đối với lò dầu thì tỷ lệ bay hơi tốt nhất là 14% đối với khí CO2 và 1.5 –2% đối với O2. Để điều chỉnh nồng độ O2 hoặc CO2 thì doanh nghiệp có thể dùng các biện pháp sau như dùng vòi đốt có tỷ lệ NOx/O2 thấp, cải tiến lá chắn tiết lưu và cách điều chỉnh, chống không khí rò lọt vọt vào lò qua các cửa, nút ở thành lò hơi; sửa chữa, cải tiến hoặc thay thế vòi đốt hoặc cải tiến bộ lá chắn và phương pháp điều khiển.

2. Gia nhiệt nước cấp sử dụng bộ tiết kiệm nhiệt Thông thường, khí nóng thoát ra khỏi lò hơi ba lớp hiện đại có nhiệt độ từ 200 đến 300oC. Do vậy có thể thu hồi nhiệt được từ các dòng khí nóng này. Nhiệt độ của khí nóng thoát ra từ lò hơi thường duy trì ở mức tối thiểu là 200oC, do đó ôxít lưu huỳnh trong khí nóng không ngưng tụ được và gây ăn mòn bề mặt truyền nhiệt. Khi sử dụng các nhiên liệu sạch như khí gas tự nhiên, khí hóa lỏng hoặc dầu khí, cần phải tính đến hiệu quả kinh tế của việc thu hồi nhiệt vì nhiệt độ của khí xả nóng có thể dưới 200oC. Khả năng tiết kiệm năng lượng phụ thuộc vào loại lò hơi và loại nhiên liệu được sử dụng. Với loại lò hơi điển hình kiểu cũ, với nhiệt độ khí xả nóng đạt 260oC, có thể sử dụng bộ tiết kiệm để giảm nhiệt độ xuống còn 200oC giúp tăng nhiệt độ nước cấp thêm 15oC. Lò hơi 3 lớp hiện đại đốt khí gas tự nhiên có nhiệt độ khí xả nóng ở mức 140oC, sử dụng bộ tiết kiệm ngưng tụ giúp giảm nhiệt độ khí xả xuống 65oC và tăng hiệu suất nhiệt tăng lên 5%.

3. Gia nhiệt không khí đốt Gia nhiệt không khí đốt là biện pháp thay thế việc làm nóng nước cấp. Để tăng hiệu suất nhiệt lên 1%, nhiệt độ không khí đốt phải tăng thêm 20oC. Hầu hết bộ đốt dầu và khí ga trong các trạm lò hơi không được thiết kế để sử dụng ở mức nhiệt độ gia nhiệt không khí cao. Các bộ đốt hiện đại có thể chịu được sự gia nhiệt không khí đốt cao hơn nhiều, do vậy có thể coi những thiết bị này giống như bộ trao đổi nhiệt cho dòng khí xả nóng và là biện pháp thay thế bộ tiết kiệm năng lượng, khi hoặc là nhiệt độ khoảng không hay nhiệt độ của nước cấp giúp nó hoạt động.

4. Điều tiết xả hơi tự động Xả hơi liên tục mà không kiểm soát được sẽ rất lãng phí. Điều tiết xả hơi tự động được lắp đặt giúp phát hiện và phản ứng với suất dẫn và độ pH của nước lò hơi. Cứ 10% xả hơi cho 15 kg/cm2 trong lò hơi dẫn đến mức hao hụt hiệu suất tới 3%.

5. Giảm đóng cặn và tạo bồ hóng Ở các lò hơi đốt than và dầu, bồ hóng tích tụ trong ống giống như chất cách nhiệt cho quá trình truyền nhiệt. Những cặn lắng như vậy cần phải loại bỏ thường xuyên. Nhiệt độ ống khói tăng lên cho thấy lượng bồ hóng tích tụ quá nhiều. Hiện tượng nhiệt độ ống khói tăng cũng xảy ra do sự đóng cặn ở bình chứa nước. Nhiệt độ khí xả cao ở mức dư lượng không khí bình thường cho thấy khả năng truyền nhiệt kém. Điều này sẽ dẫn tới việc tích tụ dần cặn lắng ở phía buồng khí hay khoang chứa nước. Khi có cặn lắng ở khoang chứa nước cần xem xét lại quy trình xử lý nước và vệ sinh ống để loại bỏ cặn lắng. ước tính khi nhiệt độ trong ống xả khói tăng lên tương ứng 22% thì hiệu suất sẽ giảm đi 1%. Nên kiểm tra và lấy số liệu nhiệt độ ống xả khói thường xuyên để đánh giá các chỉ số của cặn lắng bồ hóng. Khi nhiệt độ khí nóng tăng thêm khoảng 20oC so với nhiệt độ thông thường ở các lò hơi mới vệ sinh, cần phải nhanh chóng loại bỏ cặn lắng bồ hóng. Do vậy, nên lắp đặt một nhiệt kế kiểu mặt đồng hồ ở chân đế của ống xả khói để kiểm tra nhiệt độ khí xả nóng. Mỗi lớp bồ hóng có độ dày 1mm làm tăng nhiệt độ của ống xả khói lên 55oC. Ước tính một lớp bồ hóng dày 3mm dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu tăng lên khoảng 2,5%. Việc vệ sinh định kỳ bề mặt lò đốt, thùng chứa của lò hơi, bộ tiết kiệm năng lượng và bộ sưởi không khí sẽ giúp loại bỏ các cặn lắng bám lâu ngày.

6. Giảm áp suất hơi nước của lò hơi Đây là biện pháp hiệu quả giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ ở mức cho phép từ 1 đến 2%. Giảm áp suất hơi nước đồng nghĩa với việc thu được nhiệt độ hơi nước bão hòa thấp và không cần thu hồi nhiệt thải từ ống xả khói, đồng thời còn giúp giảm nhiệt độ của khí nóng. Hơi nước được sinh ra dưới áp suất, thường là áp suất cao nhất/yêu cầu nhiệt độ cho từng quá trình cụ thể. Trong một số trường hợp, quá trình sinh hơi không phải lúc nào cũng luôn vận hành, và có những thời điểm áp suất lò hơi có thể giảm xuống được. Người phụ trách điều tiết năng lượng cần xem xét kỹ lưỡng việc giảm áp suất trước khi đề nghị tiến hành. Các ảnh hưởng bất lợi như tăng lượng nước chảy từ lò hơi do giảm áp suất có thể đi ngược lại với mục đích tiết kiệm năng lượng. Áp suất nên giảm theo từng đợt và không nên vượt quá 20%.

7. Điều tiết thay đổi tốc độ của quạt, thiết bị quạt gió và bơm Việc điều tiết thay đổi tốc độ có ý nghĩa quan trọng giúp tiết kiệm năng lượng. Thông thường, việc kiểm soát không khí đốt được hỗ trợ bởi các van tiết lưu lắp tại các quạt gió cảm ứng và cưỡng bức. Tuy van tiết lưu là thiết bị điều chỉnh đơn giản, nhưng lại thiếu chính xác, khiến khả năng điều chỉnh tại vị trí đầu và cuối của hệ thống vận hành kém. Nhìn chung, nếu đặc điểm nạp tải của lò hơi biến đổi, có thể thay thế van tiết lưu bằng một bộ điều tiết thay đổi tốc độ biến tần.

8. Thay thế lò hơi Khả năng tiết kiệm năng lượng do thay thế bộ phận lò hơi phụ thuộc vào những chẩn đoán về thay đổi hiệu suất chung. Việc thay lò hơi mới sẽ mang lại hiệu quả kinh tế nếu lò hơi đang sử dụng: · Cũ và kém hiệu quả · Không có khả năng đốt những nhiên liệu thay thế có chi phí thấp hơn · Quá cỡ hoặc nhỏ hơn so với yêu cầu Nghiên cứu khả thi nên xem xét tất cả các yếu tố về tính sẵn có của nhiên liệu và kế hoạch phát triển của doanh nghiệp. Doanh nghiệp cũng nên cân nhắc đến cả yếu tố tài chính và nhân lực vì các trạm lò hơi thường có tuổi thọ trên 25 năm nên cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi quyết định thay thế.