Lò hơi làm nóng dầu truyền nhiệt như thế nào?

Mục đích rất rõ ràng của lò hơi trong hệ thống dầu truyền nhiệt là nó phải cung cấp năng lượng theo yêu cầu của các thiết bị tiêu thụ tại nhiệt độ mà hệ thống sản xuất cần đáp ứng.

Do đó chúng ta có thể định nghĩa nó là một nguồn nhiệt, là điểm chính của hệ thống mà trong đó hàm lượng nhiệt của chất trung gian tăng lên (tức dầu truyền nhiệt) và kết quả là nhiệt độ của chất trung gian nói trên cũng tăng lên.

* CÁC LOẠI LÒ HƠI

Theo tính chất cung cấp nhiệt của lò hơi, chúng ta sẽ xem xét 3 loại cấu hình:

- Bằng nhiên liệu truyền thống, dù là chất lỏng hoặc khí.

- Gia nhiệt bằng các yếu tố làm nóng điện trở

- Năng lượng được cung cấp bởi sự thu hồi nhiệt từ khí đốt có nguồn gốc từ quá trình đốt lò hoặc quá trình sản xuất.

Các yêu cầu cơ bản

• Nó phải được thiết kế theo các mã thích hợp với loại thiết bị (mã thiết kế ASME, AD-Merkblätt) không chỉ liên quan đến tính toán, mà còn về vật liệu và khả năng truy xuất nguồn gốc, thử nghiệm (test thủy lực, test phá hủy), sự chấp hành (quy trình hàn), môi trường và an toàn.
• Các tài liệu và hồ sơ trong thiết kế và sản xuất thiết bị nên được tổng hợp thành 1 tệp để được cho phép chứng nhận theo các quy định quốc tế - ASME, đánh dầu CE, vân vân
• Thích ứng với các yêu cầu kỹ thuật được chỉ định bởi người dùng, đặc biệt là liên quan đến năng lượng cung cấp được và nhiệt độ hoạt động tối đa
• Các giá trị về hiệu suất và hiệu quả năng lượng nên được tối ưu hóa vì thế mà mức tiêu thụ nhiên liệu ở mức vừa phải
• Phải dễ bảo trì. Nên nhớ rằng nồi hơi là một phần quan trọng trong hệ thống sản xuất nên việc gián đoạn do hư hỏng có thể gây ra tốn kém về mặt tài chính
• Nó phải đủ linh hoạt để làm việc với phạm vi rộng nhất của các loại dầu truyền nhiệt, cho phép tuổi thọ dầu được sử dụng hết. Tham khảo thêm bài viết Những nhiệt độ đặc trưng của dầu truyền nhiệt để hiểu rõ hơn. 
• Cuối cùng, giá cả cạnh tranh là yêu cầu ngoài lề, nhưng nó giúp nhà sản xuất dễ dàng tiếp thị hơn và người sử dụng có thời hạn trả góp tương đối ngắn.

Dưới những tiêu chí về kỹ thuật thì đối với nồi hơi sử dụng nhiên liệu truyền thống, kích thước buồng đốt cần chính xác, một mặt cho phép truyền nhiệt cao bằng bức xạ mà không vượt quá nhiệt độ tối đa cho phép của các vật liệu trong buồng, mặt khác cho phép đạt các đầu đốt NOx có chỉ số thấp đòi hỏi thiết kế chính xác và có khả năng điều chỉnh tốt.

Hơn nữa, cho dù trong khí thải hoặc trong các mạch tuần hoàn dầu dẫn nhiệt thì tổn thất về diện tích không nên quá cao, có thể cho phép sử dụng đầu đốt và bơm với mức tiêu thụ điện thấp.

Nồi hơi với nhiên liệu lỏng: F.O, gas, khí tự nhiên hoặc LRP

Đây hẳn là loại nồi hơi bạn hay bắt gặp nhất dù thiết kế của nó có một số biến thể nhưng hầu hết các chi tiết đều giống nhau giữa các nhà sản xuất.

Việc lắp ráp có thể là dọc hoặc ngang tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng.

Lò hơi lắp ngang cho phép nên đặt trong các phòng có chiều cao tương đối thấp, và tiếp cận dễ dàng, thuận tiện với các đầu đốt và đến các bộ phận khác của thiết bị. Ngược lại, không gian sàn cần lớn hơn đối với nồi hơi thẳng đứng.

Từ đoạn trên cho thấy, vị trí nồi truyền nhiệt chính là chìa khóa trong việc lựa chọn hướng cho nó. Lý do là vì nồi hơi sử dụng dầu truyền nhiệt trong hầu hết các trường hợp (trừ những nồi hơi sử dụng dầu truyền nhiệt tổng hợp gốc thơm – Bạn có thể xem lại bài viết Dầu truyền nhiệt và những điều giá như bạn biết sớm hơn để nắm rõ) đều được quy định đặt gần các thiết bị tiêu thụ nhiệt nhằm tránh việc lắp đặt lâu và đắt đỏ.

Mô tả

Sơ đồ cơ bản cho lò dầu truyền nhiệt sử dụng nhiên liệu lỏng và khí cơ bản được thể hiện trong hình dưới.

Thiết kế phổ biến nhất là hai cuộn dây đồng tâm (8), (9) trong đó nhiệt độ dầu gia nhiệt tăng lên bằng cách hấp thụ năng lượng được cung cấp bởi đầu đốt (1) được gắn vào nắp nồi hơi (17). Chỉ với một cuộn dây đơn (thì hai luồng khói đi qua) rất khó có được hiệu suất tốt do bề mặt trao đổi nhiệt không đủ, trong khi sử dụng 3 cuộn dây trở lên thì đảm bảo hiệu quả năng lượng cao nhưng đồng thời chi phí kinh tế cũng cao. Vì thế mà thiết bị có 2 cuộn dây và 3 đường ống khói được xem là thiết kế tối ưu, kết hợp năng suất thỏa đáng và chi phí vừa phải.

Để thúc đẩy trao đổi nhiệt, sự lưu thông của chất lỏng truyền nhiệt ban đầu thông qua cuộn dây bên ngoài sau đó truyền đến cuộn dây bên trong, do đó sự trao đổi nhiệt độ ngược dòng đối với khí thải và đạt được năng suất tuyệt vời.

Toàn bộ tổ hợp được cách nhiệt (10), (12) và (16), nhằm giảm thiểu tổn thất năng lượng vào khí quyển, đồng thời tránh bị cháy do tiếp xúc vô tình với bề mặt nồi hơi.

* CÁC KHÁI NIỆM KỸ THUẬT

Trao đổi nhiệt

Đối với mục đích trao đổi nhiệt, cấu hình được được chia thành ba phần theo phương pháp truyền nhiệt và liên quan đến các hạn chế kỹ thuật được yêu cầu tại mỗi điểm để đạt được hiệu quả năng lượng và độ bền từ dầu dẫn nhiệt và từ các vật liệu thiết bị.

Bạn có thể xem lại bài viết Mạch tuần hoàn của dầu truyền nhiệt trong hệ thống: http://daunhonapd.com/blog/tim-hieu-ve-he-thong-tuan-hoan-cua-dau-truyen-nhiet-pid-107.html

1. Bức xạ

​

Thực tế nó bao gồm toàn bộ buồng đốt, cụ thể hơn là mặt trong của cuộn dây bên trong, với tính quyết định trong khu vực này thì đây là nơi có thể đo chính xác nhất nhiệt độ tối đa đạt được của dầu truyền nhiệt và vật liệu của cuộn dây bởi vì nó là khu vực có khả năng trao đổi nhiệt lớn nhất, mặt khác cũng có nguy cơ vượt quá các giá trị tối đa cho phép.

(hình)

Các khu vực của lò hơi theo phương pháp truyền nhiệt, liên quan đến nhiệt độ khối và nhiệt độ màng đạt được.

Đường khí quá nhỏ cho buồng đốt sẽ cho phép truyền nhiệt tối ưu nhưng gây nguy hiểm cho tuổi thọ của dầu cũng như nồi hơi. Mặt khác, buồng đốt có đường kính quá cỡ sẽ giảm giảm hiệu suất năng lượng của thiết bị.

2. Vùng chuyển dịch

​

Nó bao gồm các mặt bên trong của các đầu của cuộn dây bên trong và bên ngoài. Tùy thuộc vào sự điều chỉnh của đầu đốt, nó có thể bao gồm một phần mặt ngoài của cuộn dây bên trong. Trong khu vực này, bức xạ và đối lưu cùng tồn tại như các quá trình truyền nhiệt và, do đó, liên quan đến nhiệt, cả hai biện pháp phòng ngừa trao đổi bằng bức xạ và các hạn chế do trao đổi bằng đối lưu phải được tính đến.

3. Vùng đối lưu

​

Đây tương ứng với cả hai mặt của cuộn dây bên ngoài và mặt trong của cuộn dây bên trong.

Mặc dù có thể có một chút rủi ro vượt quá nhiệt độ tối đa của việc sử dụng chất lỏng và vật liệu truyền nhiệt (xem hình dưới), mối quan tâm chính khi thiết kế khu vực này là đạt được mức truyền nhiệt cao bằng vận tốc đốt cháy đáng kể nhưng không tạo ra rủi ro ô nhiễm.

Ngoài tất cả các yếu tố ở trên, các cuộn dây cũng phải được thiết kế cẩn thận để từ quan điểm thủy lực, tổn thất điện tích truyền chất lỏng không cao, dẫn đến bơm không chuẩn và tiêu thụ điện cao đồng thời đảm bảo đủ tốc độ truyền chất lỏng để cung cấp các hệ số truyền nhiệt thỏa đáng.

Chênh lệch nhiệt. Đường truyền trong cuộn dây

Chênh lệch nhiệt còn được gọi là nhảy nhiệt, là sự tăng nhiệt độ tối đa của dầu truyền nhiệt mà nồi hơi có thể thu được trong công suất nhiệt danh nghĩa của nó, ở thiết kế tốc độ dòng chảy của chất lỏng truyền nhiệt.

Điều quan trọng cần lưu ý là một nồi hơi không tốt hơn hoặc kém hơn một nồi hơi khác có cùng công suất nhiệt nhưng có bước nhảy khác nhau. Với thiết kế chính xác, cả hai loại nồi hơi sẽ có hiệu suất năng lượng tương tự và chức năng vận hành tương tự nhau.

Lý do các nồi hơi có chênh lệch nhiệt khác nhau là để có được sự thích ứng tốt nhất của nồi hơi với các đặc tính của quy trình sản xuất và cụ thể hơn là các thiết bị gia nhiệt của hệ thống.

Khuyến nghị người dùng nên liên hệ với nhà sản xuất nồi hơi, nhà lắp đặt được ủy quyền hoặc kỹ sư nội bộ hoặc kỹ sư bên ngoài để thảo luận về sự khác biệt nhiệt nào sẽ phù hợp nhất cho quy trình của bạn.

* LÒ HƠI CHUYỂN ĐỘNG NHIỆT ĐIỆN

Mặc dù ở nhiều quốc gia, chi phí điện cao hơn nhiều so với nhiên liệu lỏng hoặc khí, nhưng việc không có ô nhiễm không khí cùng với việc không cần phải sử dụng khí đốt có nghĩa là nồi hơi điện truyền nhiệt thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hoặc trong các công ty nằm trong môi trường đô thị, cũng như trong các công ty mà sự tôn trọng nghiêm ngặt đối với môi trường là một phần trong triết lý kinh doanh của họ.

Những lợi thế quan trọng khác là không có lắp đặt nhiên liệu, đôi khi có thể cần một lượng không gian đáng kể, thực tế là chúng không cần đầu đốt và do đó tránh việc bảo trì liên quan đến những điều này.

Ngay cả với những ưu điểm này, việc sử dụng các loại nồi hơi truyền nhiệt này bị giới hạn ở các đầu ra nhiệt tương đối nhỏ do chi phí năng lượng điện kinh tế cao, chúng cũng đòi hỏi phải có sẵn nguồn điện cần thiết.

Nó thường được lắp ráp theo chiều ngang để cho phép nhiệt độ thấp hơn trong hộp thiết bị đầu cuối và cho phép dễ dàng truy cập các hoạt động bảo trì. Tuy nhiên, đôi khi do yêu cầu không gian trong nhà máy, chúng cũng có thể được lắp ráp theo chiều dọc; trong những trường hợp này, khoảng cách từ xa của hộp thiết bị đầu cuối là lớn hơn.

* NỒI HƠI THU HỒI NHIỆT

Những nguyên tắc chung khi thiết kế loại nồi hơi này là:

- Quá trình đốt cháy xảy ra trong các thiết bị bên ngoài lò hơi thu hồi nhiệt.

- Một lượng lớn năng lượng được truyền bằng đối lưu.

- Hệ thống làm sạch thiết bị là một điểm được coi là quan trọng.

Nguồn gốc của khí đốt cung cấp năng lượng cho lò hơi cho phép chúng ta phân biệt:

- Lò nung bằng gỗ, viên hoặc một số loại đốt chất thải.

- Bắt nguồn từ một nồi hơi thông thường.

- Là kết quả của một số loại phản ứng trong hệ thống sản xuất

Đầu đốt này có quạt hoặc quạt tích hợp (thường được gọi là đầu đốt monobloc) vì nhiệt độ cao của không khí đòi hỏi thiết kế đặc biệt để đạt được sự nhiễu loạn cần thiết trong không khí được làm nóng trước.

Quạt được đặt ở bên ngoài khung đầu đốt và đó là lý do tại sao các đầu đốt này được gọi là duobloc, vì các thành phần của chúng là riêng biệt.

Tuy nhiên, là một đầu đốt độc đáo và do đó nó đắt hơn, việc sử dụng loại cấu hình này phải được đánh giá cẩn thận, tùy thuộc vào công suất của lò hơi (đầu đốt duobloc chỉ tồn tại cho các yêu cầu công suất trung bình / cao), nhiệt độ vận hành, thời gian hoạt động và lịch trình, nhiên liệu và giá nhiên liệu, vân vân.

Tham khảo Dầu truyền nhiệt Caltex Castrol Shell Total: http://daunhonapd.com/blog/dau-truyen-nhiet-caltex-castrol-shell-total-pid-99.html