Hiệu suất sử dụng năng lượng trong hệ thống nồi hơi

Hiện nay có rất nhiều nồi hơi công nghiệp có hiệu suất sử dụng năng lượng thấp, làm gia tăng tình trạng ô nhiễm môi trường và kém hiệu quả về mặt kinh tế. Có nhiều biện pháp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng trong hệ thống nồi hơi liên quan đến quá trình đốt, truyền nhiệt, hao hụt năng lượng.

Bộ hâm nước tận dụng nhiệt khói thải kiểu dàn ống có cánh phải được thiết kế phù hợp với điều kiện làm việc của bản thân nồi hơi. Do yếu tố ràng buộc đó, nếu chỉ áp dụng những công thức có sẵn trong các tài liệu về truyền nhiệt để tính toán dàn ống có cánh sẽ dẫn đến sai số đáng kể so với thực tế, nhất là đối với thiết bị chế tạo trong nước.

Nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành nhằm xác định giá trị cụ thể của một vài thông số đặc trưng chính cho quá trình trao đổi nhiệt trong bộ hâm nước tận dụng nhiệt khói thải; đó là mức thay đổi nhiệt độ của khói và nước, lượng nhiệt tận dụng được, hệ số truyền nhiệt qua vách dàn ống. Những thông số này được khảo sát theo chế độ làm việc thay đổi của nồi hơi. Kết quả nghiên cứu chắc chắn hỗ trợ việc thiết kế bộ hâm nước ở nồi hơi công nghiệp một cách dễ dàng hơn.

Nồi hơi công nghiệp thường chỉ có các bề mặt sinh hơi, do đó nhiệt độ khói thải tương đối cao, khoảng 250oC đến 300oC. Nhiên liệu cần đốt để sinh hơi khá nhiều, kéo theo lượng khói thải có chứa các chất gây hại cho môi trường cũng lớn. Với xu hướng nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, tiết kiệm nhiên liệu thì phương án bố trí thêm bộ hâm nước (còn gọi là ECO – Economizer) rất được quan tâm.

Tuy nhiên để áp dụng được vào thực tế phải có một thiết kế tối ưu sao cho hiệu quả tận dụng nhiệt là cao nhất với giá thành thiết bị đủ thấp, đồng thời giải quyết được những ảnh hưởng tiêu cực do việc lắp bộ hâm nước gây ra. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về đặc điểm trao đổi nhiệt trong bộ hâm nước kiểu dàn ống có cánh dạng vít xoắn ở những chế độ vận hành khác nhau của nồi hơi công nghiệp đốt dầu DO nhằm tạo cơ sở để có thể triển khai thiết kế chế tạo chúng trong nước.

Mô tả kết cấu bộ hâm

Bộ hâm được tính toán thiết kế để lắp cho nồi hơi công suất 1t/h, đốt dầu DO. Nước chuyển động trong các ống thép bố trí so le, khói đi ngoài ống. Những bộ phận chính là: các ống thép φ27 có cánh dày 7 mm, mặt sàng lắp ống, vách bao che, mặt bích lắp ghép, ống góp nước vào và ra. Dàn ống sau khi gia công được nhúng kẽm nóng để dảm bảo sự dẫn nhiệt từ bề mặt ống qua chân cánh được tốt.

Trường hợp nồi hơi vận hành với sản lượng hơi định mức thì nhiệt độ nước sau bộ ECO có thể tăng thêm 30oC, nhiệt lượng thu hồi được là lớn nhất – tới 28 kW đối với nồi hơi có sản lượng hơi qui ước 1t/h tại 100oC (from & at 100oC). Khói thải cuối cùng có nhiệt độ 147oC. Hệ số truyền nhiệt tính về phía bề mặt ống trơn (k1) đạt được là 276 W/(m2K). Khi nồi hơi vận hành non tải thì tất cả các chỉ số trên đều giảm dần. Nếu lượng hơi sinh ra chỉ là 50% thì hệ số truyền nhiệt cũng còn một nửa (132 W/m2K), nước cấp chỉ được nóng thêm khoảng 22oC, công suất nhiệt thu hồi tương ứng là 10.3 kW. Rõ ràng ý nghĩa của tận dụng nhiệt khói thải bị hạn chế. Điều đáng quan tâm nữa là nhiệt độ khói thải bị xuống thấp hơn 130oC, có thể xảy ra sự ăn mòn do hiện tượng đọng sương phía khói khi đốt dầu DO; do vậy cần có biện pháp phòng tránh, ví dụ như phải giới hạn chế độ vận hành quá non tải, hay chấp nhận một công suất thu hồi nhiệt thải thấp hơn.

CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI VIỆT BUN

 Số 40/4A Lê Văn Khương, KP.1, P.Thới An, Q.12, TP. Hồ Chí Minh

? Số 255 Nguyễn Thị Ngâu, Thới Tam Thôn, Hóc Môn, Tp.HCM.

 ☎ Điện thoại (08) 66 812 192

✉ Email:codientuvietbun@gmail.com