Thông tin quan trọng

• Lò hơi công nghiệp là hệ thống sản xuất hơi bão hòa với nhiệt độ và áp suất cao dựa trên nguyên lý đốt nhiên liệu như than đá, dầu, khí gas, sinh khối,…để đun sôi nước, được sử dụng rộng rãi để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sản xuất trong các nhà máy sản xuất điện, giấy, hóa chất, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. 
• Lò hơi công nghiệp đáp ứng các nhu cầu sử dụng năng lượng sạch và giúp các nhà máy sản xuất tiết kiệm 10 – 20% chi phí sản xuất. 

Lò hơi là gì?

• Lò hơi công nghiệp là gì? Lò hơi hay nồi hơi (Boiler) hoạt động trên nguyên tắc chuyển hóa năng lượng: nhiên liệu được đốt cháy để đun nóng nước, tạo ra hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao. Hơi nước này sau đó được dẫn xuất để phục vụ các quá trình sản xuất. 

• Nhờ được thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt và vật liệu và thiết bị chuyên dụng, các loại lò hơi công nghiệp có thể sinh hơi với lưu lượng (tấn hơi/giờ) và áp suất (barg) cao hơn các loại lò hơi dân dụng khác. 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động lò hơi công nghiệp

Cấu tạo lò hơi

Lò hơi công nghiệp được thiết kế với nhiều bộ phận phối hợp chặt chẽ nhằm tối ưu hóa quá trình sinh hơi và đảm bảo hiệu suất cao nhất. Dưới đây là các thành phần chính của một lò hơi công nghiệp tiêu chuẩn: 

Buồng đốt (Furnace): 

• Là nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu (biomass, than, dầu hoặc khí) để tạo nhiệt. 

• Buồng đốt có thể được thiết kế dạng ghi tĩnh, ghi xích, ghi bậc thang hoặc tầng sôi tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng. 

• Trang bị vật liệu chịu nhiệt cao để đảm bảo độ bền và hiệu suất đốt cháy tối ưu. 

Hệ thống ống trao đổi nhiệt (Heat Exchanger System): 

• Bao gồm các ống dẫn nước (trong lò hơi ống nước) hoặc ống dẫn khói (trong lò hơi ống lửa) giúp trao đổi nhiệt hiệu quả. 

• Ống trao đổi nhiệt được chế tạo từ thép chịu áp lực cao, giúp truyền nhiệt nhanh và tối ưu hóa quá trình sinh hơi. 

Ba lông hơi (Steam Drum): 

• Chứa nước nóng và hơi nước, giúp tách hơi nước bão hòa trước khi đưa vào hệ thống sử dụng. 

• Được trang bị van an toàn, cảm biến áp suất để kiểm soát mức nước và hơi trong hệ thống. 

Hệ thống cấp nhiên liệu (Fuel Feeding System): 

• Đối với lò hơi biomass: sử dụng băng tải, vít tải hoặc khí nén để đưa nhiên liệu vào buồng đốt. 

• Đối với lò hơi đốt dầu/gas: sử dụng béc phun nhiên liệu với hệ thống điều áp. 

Bộ hâm nước (Economizer): 

• Tận dụng nhiệt từ khí thải để làm nóng nước cấp trước khi vào lò hơi, giúp giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng hiệu suất lò. 

Bộ sấy không khí (Air Preheater): 

• Làm nóng không khí cấp vào buồng đốt bằng nhiệt lượng dư thừa, giúp tăng hiệu suất cháy và giảm mức tiêu hao nhiên liệu. 

Hệ thống quạt gió và quạt hút (Fans and Blowers): 

• Quạt cấp gió: Cung cấp không khí cho quá trình cháy trong buồng đốt. 

• Quạt hút khói: Dẫn khói thải ra khỏi hệ thống, giúp duy trì áp suất âm trong buồng đốt để tăng hiệu suất đốt cháy. 

Hệ thống xử lý khí thải (Flue Gas Treatment System): 

• Bao gồm các thiết bị lọc bụi như cyclone, lọc túi vải, ESP (lọc tĩnh điện), tháp khử bụi ướt để giảm phát thải bụi và khí độc hại. 

• Đảm bảo khí thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn QCVN về khí thải công nghiệp. 

Hệ thống điều khiển tự động (Control System): 

• Tích hợp PLC/SCADA giúp giám sát và điều chỉnh quá trình vận hành lò hơi một cách chính xác. 

• Hỗ trợ tự động hóa cấp nhiên liệu, kiểm soát mức nước, áp suất và nhiệt độ hơi nước. 

Hệ thống van (Valve System): 

• Gồm van an toàn, van xả hơi, van điều áp và van một chiều để kiểm soát luồng hơi và nước trong hệ thống. 

• Đảm bảo vận hành ổn định, tránh quá áp và bảo vệ thiết bị. 

Hệ thống xử lý nước cấp (Water Treatment System): 

• Bao gồm bộ lọc cơ học, hệ thống làm mềm nước và khử khí để loại bỏ tạp chất trước khi nước vào lò. 

• Ngăn chặn đóng cặn và ăn mòn đường ống, tăng tuổi thọ thiết bị. 

Nguyên lý hoạt động của lò hơi công nghiệp 

Lò hơi công nghiệp vận hành theo quy trình khép kín: 

Cấp nhiên liệu: Tùy vào thiết kế, lò hơi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau như dầu (dạng lỏng), gas (dạng khí), than đá, củi, gỗ và biomass (dạng rắn). Nhiên liệu được cung cấp vào buồng đốt thông qua hệ thống cấp liệu tự động, đảm bảo quá trình đốt cháy diễn ra ổn định và hiệu quả. 

Đốt cháy nhiên liệu: Không khí được cấp vào buồng đốt nhờ quạt gió, giúp nhiên liệu cháy triệt để và sinh nhiệt. 

Trao đổi nhiệt: Khói nóng sinh ra từ quá trình cháy đi qua hệ thống ống dẫn nước, truyền nhiệt làm nước sôi và tạo hơi. Hệ thống trao đổi nhiệt bao gồm các dàn ống chịu áp lực cao, có nhiệm vụ vận chuyển hỗn hợp nước sôi và hơi từ buồng đốt lên trên. 

Tuần hoàn hơi nước: 

• Về cấu tạo, lò hơi công nghiệp thường bao gồm một trống hơi ở phía trên và một trống nước ở phía dưới. 

• Hỗn hợp hơi nước và nước sôi luân chuyển lên xuống giữa các trống có thể diễn ra theo hai phương pháp: 

• Tuần hoàn tự nhiên: Dựa vào sự chênh lệch mật độ giữa nước nóng và nước lạnh. 

• Tuần hoàn cưỡng bức: Sử dụng bơm tuần hoàn để đẩy nước qua hệ thống. 

• Phần dàn ống nằm ngoài vách lò sẽ đảm bảo nước đã được tách hơi quay trở lại trống nước, giúp duy trì lượng nước trong hệ thống. 

Tách hơi nước và quá nhiệt: 

• Tại trống hơi, nước sôi và hơi được tách thành hai phần riêng biệt. 

• Hơi bão hòa sau đó được đưa qua bộ quá nhiệt, nơi nó hấp thụ thêm nhiệt từ khói lò và trở thành hơi quá nhiệt. 

• Hơi quá nhiệt có nhiệt độ và áp suất cao, thường được sử dụng trong động cơ hơi nước, tua-bin hơi hoặc các hệ thống máy móc công nghiệp yêu cầu hơi có nhiệt độ cao. 

Xử lý khí thải: Khí thải sau buồng đốt đi qua hệ thống lọc bụi (cyclone, lọc túi vải, thiết bị lọc tĩnh điện ESP, tháp khử bụi ướt) và được quạt hút đẩy ra môi trường, đảm bảo khí thải đạt tiêu chuẩn QCVN 

Một số loại nồi hơi công nghiệp phổ biến tại Việt Nam

Phân loại theo chuyển động của nhiệt năng và nước

Dựa trên chuyển động của nhiệt năng và thuỷ năng mà lò hơi công nghiệp được chia thành hai loại là lò hơi công nghiệp ống nước và ống lửa.

Lò hơi công nghiệp ống lửa (FIRE-TUBE BOILER)

Cấu tạo và nguyên lý: Lò hơi ống lửa có cấu tạo gồm các ống thép chứa khí nóng nằm bên trong một bể nước kín. Nhiệt lượng từ khí nóng trong ống sẽ truyền ra nước bên ngoài, tạo hơi nước. 

Ưu điểm: 

• Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và bảo trì. 

• Chi phí đầu tư ban đầu thấp. 

• Phù hợp với các hệ thống cần áp suất thấp đến trung bình. 

• Thời gian khởi động nhanh. 

• Hiệu suất lò cao (>90%) 

Nhược điểm: 

• Thường dùng cho nhiên liệu khí (LPG, CNG, LNG) hoặc lỏng (FO, DO) nên chi phí nhiên liệu cao 

• Khả năng chịu áp suất cao hạn chế. 

• Không thích hợp cho những hệ thống cần áp suất hơi cao. 

Ứng dụng: Phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, các ngành chế biến thực phẩm, khách sạn, xưởng giặt là và nhà máy sản xuất quy mô vừa phải. 

Lò hơi công nghiệp ống nước (WATER-TUBE-BOILER)

Cấu tạo và nguyên lý: Ngược lại với lò hơi ống lửa, lò hơi ống nước chứa nước bên trong các ống nhỏ và khí nóng từ quá trình đốt bên ngoài các ống này. Nước trong ống hấp thụ nhiệt và chuyển hóa nhanh chóng thành hơi. 

Ưu điểm: 

• Khả năng chịu áp suất và nhiệt độ cao rất tốt. 

• Thường dùng cho nhiên liệu rắn (Than, biomass, sinh khối, rác,…) nên chi phí sản xuất thấp 

• Hiệu suất lò tương đối (70-85%) 

Nhược điểm: 

• Chi phí đầu tư và bảo trì cao hơn. 

• Yêu cầu kỹ thuật vận hành phức tạp hơn. 

• Thời gian khởi động lâu 

Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp nặng như dệt nhuộm, giấy, nhiệt điện, hóa chất, lọc dầu, những ngành yêu cầu công suất và áp suất hơi lớn. 

Phân loại theo nguyên liệu đốt

Tùy vào thiết kế mà mỗi loại nồi hơi công nghiệp sẽ đốt được các loại nhiên liệu riêng biệt. Chẳng hạn: 

Lò hơi điện  

Lò hơi điện công nghiệp sử dụng điện năng để tạo nhiệt thông qua các dây điện trở hoặc điện cực, chuyển hóa thành hơi nước phục vụ sản xuất. Tuy nhiên, loại lò này thường chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nhỏ, do công suất nhiệt hạn chế và chi phí điện năng cao. 

Lò hơi đốt gas/dầu 

Lò hơi đốt gas/dầu sử dụng các nhiên liệu hóa lỏng như dầu DO, FO hoặc khí tự nhiên (LPG, CNG) để tạo hơi nước. Ưu điểm nổi bật của loại lò hơi này là vận hành linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh công suất, hiệu suất cao (thường trên 90%), và lượng phát thải bụi, khí SO₂ rất thấp. Nhờ đó, lò hơi gas/dầu rất thích hợp cho các ngành công nghiệp yêu cầu môi trường nhiệt sạch như thực phẩm, dược phẩm, bệnh viện, hoặc hệ thống sưởi công nghiệp. Nhược điểm chính là chi phí nhiên liệu cao, phụ thuộc lớn vào biến động giá dầu và khí. 

Lò hơi đốt than 

Lò hơi đốt than sử dụng than đá hoặc than cám làm nhiên liệu chính nhờ nhiệt trị cao, ổn định. Loại lò hơi này phổ biến trong các ngành như nhiệt điện, dệt nhuộm, chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, lò đốt than thường gây phát thải lượng lớn khí SO₂, CO₂ và lượng tro xỉ lớn cần xử lý. Để hạn chế ô nhiễm, các hệ thống hiện đại ngày nay thường tích hợp thêm các công nghệ xử lý bụi, khử lưu huỳnh và thu hồi nhiệt nhằm nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tác động môi trường. 

Lò hơi đốt biomass 

Lò hơi đốt biomass hiện đang được ưu tiên sử dụng nhờ tính kinh tế và thân thiện môi trường. Nhiên liệu của loại lò hơi này bao gồm phụ phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, hạt điều, bã mía, lõi ngô, mùn cưa, vụn gỗ và một số rác thải công nghiệp sạch. Đặc biệt, các lò hơi biomass như lò hơi đốt trấu, củi thường đạt hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí nhiên liệu và đầu tư hợp lý, phù hợp với các doanh nghiệp vừa và lớn. 

Lò đốt rác công nghiệp và sinh hoạt 

Lò đốt rác công nghiệp và sinh hoạt là giải pháp xử lý rác thải hiệu quả, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra năng lượng tái chế. Lò đốt rác hoạt động theo nguyên lý đốt cháy ở nhiệt độ cao, tiêu hủy hoàn toàn rác thải đồng thời sinh nhiệt, có thể chuyển hóa thành hơi nước hoặc điện năng. Loại lò này ngày càng phổ biến trong xử lý chất thải tại các khu công nghiệp, đô thị, bệnh viện và khu dân cư, góp phần giải quyết bài toán rác thải đô thị, tận dụng năng lượng tái tạo và đảm bảo sự phát triển bền vững. 

Phân loại theo cấu tạo Buồng Đốt 

Lò hơi tầng sôi 

Nguyên lý: Lò hơi tầng sôi đốt cháy nhiên liệu trong môi trường cát hoặc tro nóng được thổi khí đều, giúp nhiên liệu cháy triệt để và đồng đều. 

Ưu điểm: 

• Hiệu suất cao, cháy sạch hoàn toàn nhiên liệu. 

• Giảm phát thải khí độc như SO2, NOx. 

• Tự động hóa cao, giảm nhân công vận hành. 

• Phù hợp với nhiều loại nhiên liệu, chủ yếu than và biomass 

Nhược điểm: 

• Chi phí đầu tư và bảo trì tương đối cao. 

• Yêu cầu kỹ thuật vận hành chuyên sâu. 

• Phù hợp với nhiên liệu rời, kích thước vừa phải và chất lượng từ vừa tới cao 

Ứng dụng: Phù hợp với các nhà máy công nghiệp công suất vừa và lớn như dệt nhuộm, hóa chất, giấy và các ngành công nặng khác. 

Lò hơi ghi tĩnh 

Nguyên lý: Lò hơi ghi tĩnh có buồng đốt cố định, nhiên liệu cháy trên mặt ghi không chuyển động, việc cấp nhiên liệu và lấy tro chủ yếu thủ công. 

Ưu điểm: 

• Cấu tạo đơn giản, chi phí thấp. 

• Vận hành và bảo trì dễ dàng. 

• Thích hợp đốt than cục, củi lớn. 

Nhược điểm: 

• Hiệu suất thấp do cháy không triệt để. 

• Cần nhiều thao tác thủ công. 

Ứng dụng: Phù hợp các xưởng sản xuất quy mô nhỏ và trung bình. 

Lò hơi ghi xích 

Nguyên lý: Lò hơi ghi xích sử dụng hệ thống ghi chuyển động liên tục, tự động cấp nhiên liệu và loại bỏ tro xỉ, thích hợp đốt nhiên liệu có kích thước lớn. 

Ưu điểm: 

• Kiểm soát quá trình cháy tốt, hiệu suất ổn định. 

• Tự động hóa cao, giảm nhân công vận hành. 

Nhược điểm: 

• Chi phí đầu tư và bảo trì tương đối cao. 

• Yêu cầu bảo trì định kỳ hệ thống ghi. 

• Phù hợp đốt nhiên liệu dạng lớn như viên nén, than cục. 

Ứng dụng: Phù hợp các nhà máy công nghiệp vừa và lớn. 

Lò hơi ghi bậc thang 

Nguyên lý: Lò hơi ghi bậc thang sử dụng hệ thống ghi chuyển động theo bậc, có khả năng đốt cả nhiên liệu kích thước lớn và nhỏ, quá trình cấp liệu và loại bỏ tro tự động. 

Ưu điểm: 

• Linh hoạt với nhiều kích cỡ nhiên liệu (than vụn, viên nén, củi nhỏ). 

• Hiệu suất cháy tốt và ổn định. 

• Giảm nhân công vận hành, kiểm soát dễ dàng. 

Nhược điểm: 

• Chi phí đầu tư và bảo trì cao hơn ghi tĩnh và ghi xích. 

• Yêu cầu bảo trì hệ thống định kỳ. 

Ứng dụng: Thích hợp cho các nhà máy xử lý rác phát hơi, điện và ngành sản xuất như giấy, dệt nhuộm, chế biến thực phẩm. 

Tìm hiểu thêm về lò của Zerowaste