Các nguyên nhân gây tổn thất nhiệt trên đường ống lò hơi

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế hiện nay, hàng loạt nhà máy và khu công nghiệp ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước. Tuy nhiên, bên cạnh những nhà máy mới này vẫn còn những nhà máy cũ, đã được xây dựng và vận hành từ lâu với công nghệ lạc hậu và suy giảm hiệu suất. 

Tổn thất nhiệt trên đường ống do khói thải của lò mang đi 

Đây là tổn thất lớn nhất trong số các tổn thất của lò hơi công nghiệp. Tổn thất này có thể xác định từ việc phân tích thành phần nhiên liệu; đo nhiệt độ khói thải qua ống khói, phân tích thành phần khói thải.

Nguyên nhân làm tăng tổn thất nhiệt do khói thải của nồi hơi mang đi là:

• Thiết kế cuả lò hơi đốt củi chưa hợp lý do đó lượng nhiệt sinh ra trong lò không được hấp thụ triệt để bởi các bề mặt nhận nhiệt, làm cho nhiệt độ khói thải tăng cao
• Thiết kế buồng đốt và phương pháp đốt không phù hợp, điều chỉnh hệ số không khí thừa quá thấp khiến cho quá trình cháy kém, nhiên liệu cháy không hết còn lại dưới dạng khí CO đi theo khói thải (tổn thất về mặt hóa học)
• Điều chỉnh áp suất buồng lửa quá lớn làm làm tăng tăng tổn thất về mặt hóa học cũng như vật lý
• Nước cấp cho lò chưa được xử lý tốt dẫn đến đóng cáu cặn phía bên trong các bề mặt nhận nhiệt, phía bên ngoài các bề mặt nhận nhiệt không được làm vệ sinh định kỳ dẫn đến bị bao phủ lớp muội. Cả 2 điều này đều làm cho lượng nhiệt sinh ra trong lò không truyền được triệt để cho nước để sinh hơi;
• Điều chỉnh hệ số không khí thừa quá lớn, làm tăng tổn thất nhiệt do phải làm nóng lượng không khí thừa này, đồng thời làm giảm nhiệt độ buồng lửa và dẫn đến làm tăng tổn thất về mặt hóa học
• Nhiên liệu không hợp lý dẫn đến quá trình cháy khó khăn, ví dụ độ ẩm quá cao
• Đối với lò hơi đốt kiểu ghi tĩnh, việc cấp nhiên liệu mang tính thủ công – nhiên liệu được cấp theo từng mẻ. Mỗi lần cấp một lượng nhiên liệu lớn, ngoài ra phải mở cửa lò to nên gió lạnh vào trong lò khá nhiều dẫn đến nhiệt độ buồng đốt giảm, làm cho quá trình cháy lúc này không tốt;

Tổn thất nhiệt trên đường ống do tro xỉ mang đi, trong đó có cả phần nhiên liệu chưa cháy hết

Tổn thất này có thể xác định thông qua việc xác định số lượng củi, xỉ tro bay và phân tích thành phần của chúng. Nguyên nhân làm tăng tổn thất này là:

• Thiết kế buồng đốt và phương pháp đốt không phù hợp, điều chỉnh hệ số không khí thừa quá thấp khiến cho quá trình cháy kém, nhiên liệu cháy không hết còn lại dưới dạng carbon đi theo tro, xỉ
• Điều chỉnh áp suất buồng lửa quá lớn làm tăng tổn thất do tro bay mang đi
• Đối với lò hơi chuyển từ đốt than sang đốt nhiên liệu sinh khối, đặc biệt lò hơi đốt kiểu ghi tĩnh khi sử dụng thanh củi trấu (hoặc củi mùn cưa): Do kích thước nhiên liệu khá lớn, quá trình cháy diễn ra tương đối lâu nên những chất cháy bên trong có thể chưa gặp được điều kiện cháy, người vận hành phải liên tục cào lò để thông lò dẫn đến có một lượng nhiên liệu chưa cháy bị cào ra trong lúc này;
• Chất lượng nhiên liệu kém (độ ẩm và độ tro cao, nhiệt trị thấp khiến cho lượng nhiệt sinh ra khó duy trì cho quá trình cháy
• Lò hoạt động non tải khiến cho không duy trì được nhiệt độ trong lò đủ cao để quá trình cháy được tốt nhất.

Tổn thất nhiệt trên đường ống do nước xả lò mang đi

Tổn thất nhiệt này có thể xác định được nếu biết lượng nước xả từ lò và nhiệt độ của nó (thông qua áp suất hơi bão hòa). Nguyên nhân làm tăng tổn thất này là:

• Chế độ xả lò chưa hợp lý
• Chất lượng nước cấp chưa được xử lý tốt dẫn đến phải xả lò thường xuyên hơn
• Chưa áp dụng các giải pháp thu hồi nhiệt từ nước xả lò

Tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu nhiệt qua vách lò

Tổn thất nhiệt trên đường ống này có thể xác định được nếu biết diện tích bề mặt ngoài của lò hơi và độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và môi trường xung quanh. Tổn thất này giảm khi công suất của lò hơi tăng.

Tuy nhiên, rất khó đánh giá tổn thất này do bức xạ của các bề mặt là khác nhau, tốc độ và kiểu chuyển động của dòng khí ở các bề mặt cũng khác nhau,… . Do đó, thường gộp tổn thất này với các tổn thất không tính được và có thể ước tính mức tổn thất này tùy theo điều kiện bề mặt. Với nồi hơi điện tương đối nhỏ, công suất nhiệt khoảng 10 MW, tổn thất này và các tổn thất không tính được sẽ vào khoảng 1% đến 2%, trong khi với lò hơi công suất nhiệt khoảng 500 MW giá trị này thường từ 0,2% đến 1%.

Nguyên nhân làm tăng tổn thất này là do lớp bảo ôn đường ống cách nhiệt kém, chưa đủ độ dày hoặc bị  bong tróc lâu ngày không được sửa chữa và bảo dưỡng. Ngoài ra, đối với các lò đốt thủ công kiểu ghi tĩnh do định kỳ phải mở cửa lò để cho nhiên liệu vào nên cũng làm tăng nhiệt bức xạ ra môi trường bên ngoài.

Cách tính tổn thất nhiệt trên đường ống hơi

Muốn tính tổn thất trên đường ống bạn có thể tìm hệ số dẫn nhiệt của ống và bảo ôn. Sau đó tính hệ số truyền nhiệt tổng R. Rồi nhân với diện tích ống nước chiller tiếp xúc với môi trường rồi nhân với Delta t. Vì tính dài dòng nên người ta dùng luôn hệ số 1.2
Ngoài ra, nên sử dụng càng ít AHU càng tốt. Tất nhiên nó phải phù hợp với công năng của các phòng AHU sử dụng.

Phương trình truyền nhiệt. 

* Để tính tổn thất nhiệt trên một mét ống dùng công thức: ql = t 1 − t o ; [W/m] với Rl t1 là nhiệt độ môi chất, [oC]. to là nhiệt độ môi trường, [oC]. Rl là tổng nhiệt trở truyền nhiệt qua một mét ống, [mK/W].

Bài viết có tham khảo tài liệu từ diginexus.edu.vn