Các loại lò hơi khác, bộ tiết kiệm và bộ quá nhiệt

Giải thích về các loại lò hơi chuyên dụng và các tính năng đặc biệt khác.

Máy phát hơi nước

Trong nhiều ứng dụng:

• Lượng hơi nước cần quá nhỏ để biện minh cho lò hơi vỏ, tức là ít hơn 1 000 kg/giờ.
• Quy trình nhỏ cần hơi nước chỉ hoạt động theo ca ngày, có nghĩa là thiết bị sẽ được khởi động mỗi sáng và tắt mỗi tối.
• Chi phí vốn của lò hơi vỏ thông thường sẽ ảnh hưởng bất lợi đến tính khả thi kinh tế của quy trình.
• Trình độ chuyên môn tại chỗ, về mặt lò hơi, không cao như yêu cầu trên hệ thống hơi nước lớn hơn. Để đáp ứng các nhu cầu cụ thể này, hai loại lò hơi đã được phát triển. Lò hơi cuộn dây Đây là loại lò hơi ống nước ‘một lần qua’, và được gọi trong một số quy định là ‘lò hơi không có mức nước rõ ràng’. Nguồn cấp nước cho lò hơi thường cao hơn tốc độ tạo hơi 10 đến 15% để:
• Đảm bảo rằng không phải tất cả nước đều bay hơi, do đó đảm bảo hơi nước quá nhiệt không được tạo ra.
• Cung cấp phương tiện để TDS nước cấp được mang qua. Nếu phương tiện này không có sẵn, các muối trong nước cấp sẽ được lắng đọng bên trong ống và làm giảm truyền nhiệt, dẫn đến quá nhiệt và cuối cùng là hỏng ống. Rõ ràng, bộ tách là thành phần thiết yếu của loại lò hơi này để loại bỏ nước bị ô nhiễm. Vì thuộc loại ống nước, chúng có thể tạo hơi ở áp suất rất cao. Các ứng dụng điển hình cho máy phát hơi nước và lò hơi cuộn dây bao gồm giặt là và sản xuất quần áo, nơi nhu cầu nhỏ và tốc độ thay đổi tải chậm.

Lò hơi đứng không ống đóng gói

Nhiều model có sẵn với công suất trong phạm vi 50 đến 1 000 kg/giờ, và áp suất lên đến 10 bar g. Chiều cao lò hơi thay đổi thường từ 1,7 m đến 2,4 m cho công suất khoảng 100 kg/giờ đến 1 000 kg/giờ tương ứng. Mặt cắt ngang của thiết kế được thể hiện trong Hình 3.4.2. Lưu ý đường đi xuống của ngọn lửa, và hành động xoáy. Luồng nhiệt được đảo chiều ở đáy lò hơi và khí nóng đi lên, tỏa nhiệt cho các cánh tản nhiệt. Cũng lưu ý lượng nước nhỏ trong lò hơi. Điều này cho phép lò hơi được đưa lên nhiệt độ vận hành rất nhanh, thường 15 phút. Tuy nhiên, lượng nước nhỏ này có nghĩa là chỉ một lượng nhỏ năng lượng được lưu trữ trong lò hơi, do đó nó không dễ dàng đối phó với những thay đổi tải đột ngột và kéo dài. Nếu thay đổi tải xảy ra nhanh hơn khả năng đáp ứng của lò hơi, thì áp suất bên trong lò hơi sẽ giảm và cuối cùng lò hơi sẽ sôi trào nước cấp. Điều này bị trầm trọng thêm bởi diện tích bề mặt nước nhỏ, tạo ra tốc độ giải phóng hơi cao. Tuy nhiên, đường đi của hơi nước là thẳng đứng lên và ra khỏi bề mặt nước thay vì ngang qua bề mặt nước (như trong lò hơi vỏ), và điều này giảm thiểu hiệu ứng.

Bộ tiết kiệm

Khí thải, sau khi đi qua lò hơi chính và bộ quá nhiệt, vẫn sẽ nóng. Năng lượng trong các khí thải này có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất nhiệt của lò hơi. Để đạt được điều này, khí thải được dẫn qua bộ tiết kiệm. Bộ tiết kiệm là bộ trao đổi nhiệt qua đó nước cấp được bơm qua. Nước cấp do đó đến lò hơi ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp không có bộ tiết kiệm. Ít năng lượng hơn sau đó được yêu cầu để tạo hơi. Hoặc nếu cùng một lượng năng lượng được cung cấp, nhiều hơi nước hơn được tạo ra. Điều này dẫn đến hiệu suất cao hơn. Nói chung, tăng 10°C nhiệt độ nước cấp sẽ cải thiện hiệu suất 2%. Lưu ý: Vì bộ tiết kiệm ở phía áp suất cao của bơm cấp nước, nhiệt độ nước cấp trên 100°C là có thể. Các bộ điều khiển mức nước lò hơi phải thuộc loại ‘điều biến’ (tức là không phải ‘bật-tắt’) để đảm bảo dòng chảy liên tục của nước cấp qua bộ trao đổi nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt không nên quá lớn đến mức:

• Khí thải được làm lạnh dưới điểm sương, vì dung dịch tạo ra có thể có tính axit và ăn mòn.
• Nước cấp sôi trong bộ trao đổi nhiệt.

Bộ quá nhiệt

Dù sử dụng loại lò hơi nào, hơi nước sẽ rời khỏi nước tại bề mặt và đi vào không gian hơi. Hơi nước hình thành trên bề mặt nước trong lò hơi vỏ luôn bão hòa và không thể trở thành quá nhiệt trong thân lò hơi, vì nó liên tục tiếp xúc với bề mặt nước. Nếu hơi nước quá nhiệt cần thiết, hơi bão hòa phải đi qua bộ quá nhiệt. Đây đơn giản là một bộ trao đổi nhiệt nơi nhiệt bổ sung được thêm vào hơi bão hòa. Trong lò hơi ống nước, bộ quá nhiệt có thể là một móc treo bổ sung được treo trong vùng lò nơi khí nóng sẽ cung cấp mức quá nhiệt cần thiết (xem Hình 3.4.4). Trong các trường hợp khác, ví dụ trong các sơ đồ CHP nơi khí thải tua-bin khí tương đối mát, bộ quá nhiệt đốt riêng có thể cần thiết để cung cấp nhiệt bổ sung. Nếu cần điều khiển chính xác mức quá nhiệt, như trong trường hợp hơi nước được sử dụng để dẫn động tua-bin, thì bộ giảm nhiệt (bộ khử quá nhiệt) được lắp. Đây là thiết bị được lắp sau bộ quá nhiệt, phun nước vào hơi quá nhiệt để giảm nhiệt độ.