Lò hơi đốt củi

Từ xưa đến nay, củi luôn là loại nhiên liệu đốt được sử dụng phổ biến nhất. Bởi khả năng tái tạo tốt, thân thiện với moi trường và giá thành rẻ. Trong ngành công nghiệp nói chung thì việc sử dụng công nghệ đốt giữ vai trò quan trọng. Trong bài viết dưới đây, chúng ta sẽ đi tìm hiểu về lò hơi đốt củi nha.

Lò hơi đốt củi là gì?

Lò hơi đốt củi là một loại lò hơi sử dụng củi hoặc sinh khối làm nguyên liệu để đốt và tạo ra hơi nước để sử dụng trong các quá trình sản xuất công nghiệp. Điển hình như trong các nhà máy sản xuất gỗ, nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy năng lượng điện, sản xuất giấy, sản xuất sợi, sản xuất thực phẩm.

Thông thường, loại lò hơi này sẽ được thiết kế để đốt các loại củi khác nhau như: củi tròn, củi dẹt hoặc bùn gỗ. Các loại củi này được đưa vào lò hơi thông qua một hệ thống cấp liệu và được đốt trong một không gian đốt riêng biệt. Nhiệt từ quá trình đốt sẽ được chuyển sang nước để tạo ra hơi nước.

Ưu điểm của lò hơi đốt củi là giá thành rẻ, dễ sử dụng và thân thiện với môi trường, bởi vì củi và sinh khối được coi là các nguồn nhiên liệu tái tạo. Tuy nhiên, nó cũng có một số nhược điểm như: tốc độ đốt cháy chậm, cần thường xuyên vệ sinh và bảo trì để đảm bảo hiệu suất hoạt động, cũng như sự cố hỏng hóc thường xuyên.

Hiện nay, lò hơi đốt củi có thể được thiết kế để hoạt động trên các nguyên tắc khác nhau, chẳng hạn như: lò hơi đốt củi đơn giản, lò hơi đốt củi phân tầng hoặc lò hơi đốt củi tuần hoàn. Mỗi loại lò hơi này có những ưu điểm và hạn chế riêng, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và yêu cầu của quá trình công nghiệp cụ thể.

Cấu tạo

Thông thường, một lò hơi đốt củi sẽ được chia thành hai khu vực chính là khu đốt và khu trao đổi nhiệt. Cụ thể như sau:

• Khu vực đốt

Gồm có lò đốt, bộ điều khiển, bộ quét rác để loại bỏ tro, bụi và các bộ phận khác để đảm bảo quá trình đốt được thực hiện một cách an toàn và hiệu quả. Các lò đốt được chế tạo từ chất liệu chịu nhiệt cao như gang đúc hoặc thép không gỉ. Chúng có thể có hình dáng khác nhau tùy thuộc vào từng ứng dụng nhưng mục đích chung là để đốt cháy đầy đủ củi và cung cấp đủ không khí để đốt.

Ngoài ra, bên trong lò đốt, củi được đốt để tạo nhiệt, phản ứng hóa học giữa củi và không khí tạo ra khí thải và tro. Hệ thống khí thải bao gồm bộ phận chịu lửa, ống khói và các bộ phận khác để loại bỏ khói và khí thải sau khi đốt củi.

• Khu vực trao đổi nhiệt

Nhiệt được truyền từ khói và hơi nước tạo ra bởi khu vực đốt qua bề mặt truyền nhiệt và được chuyển đến nước trong bình chứa. Quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và khói được tối ưu hóa để tăng hiệu suất của lò hơi. Khu vực này được thiết kế bao gồm các bộ phận:

• Hệ thống dẫn nước: gồm bồn nước, đường ống dẫn nước và các bộ phận liên quan để đảm bảo lưu thông nước trong lò hơi.
• Hệ thống an toàn: các thiết bị bảo vệ để đảm bảo an toàn cho người vận hành và tránh tai nạn trong quá trình hoạt động của lò hơi.
• Hệ thống thông gió: các quạt thông gió, lưới lọc bụi và các bộ phận khác để loại bỏ bụi và hơi nước trong lò hơi.
• Hệ thống tách bụi: bao gồm các bộ phận để tách bụi và các tạp chất ra khỏi hơi nước, giúp bảo vệ lò hơi và đảm bảo chất lượng hơi nước đầu ra.

Tham khảo thêm: cấu tạo của lò hơi

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của lò hơi đốt củi được chia thành hai giai đoạn chính: giai đoạn đốt cháy và giai đoạn truyền nhiệt.

Trong giai đoạn đốt cháy, củi được đốt trong một không gian riêng biệt được gọi là lò đốt. Trong lò đốt, củi tiếp xúc với khí oxy trong không khí, tạo ra các sản phẩm phản ứng, bao gồm nhiều khí như: CO2, CO, SO2, NOx và H2O, cũng như các chất rắn (bao gồm: tro, tro bay và tro nghiền).

Sau khi được sinh ra trong lò đốt, các sản phẩm phản ứng và các chất rắn sẽ di chuyển từ lò đốt sang lò truyền nhiệt, nơi chúng sẽ truyền nhiệt cho nước trong bồn nước của lò hơi. Trong lò truyền nhiệt, các sản phẩm phản ứng và các chất rắn sẽ chịu tác động của lưu thông khí quá nhanh, giúp chúng tách khỏi nhau và bị bắt vào các bộ lọc tro bay, trong khi nhiệt được truyền cho nước.

Nước trong bồn nước của lò hơi được sưởi nóng bởi nhiệt từ các sản phẩm phản ứng và chất rắn, tạo ra hơi nước. Hơi nước được tập trung trong bình chứa hơi và đi qua ống dẫn đến các thiết bị sử dụng hơi, chẳng hạn như: động cơ, máy nén và các thiết bị khác.

Để đảm bảo hiệu suất và an toàn của lò hơi đốt củi, các bộ phận và hệ thống quan trọng khác như: hệ thống quạt, bộ lọc tro bay, hệ thống điều khiển và bảo vệ an toàn, hệ thống cung cấp nhiên liệu và hệ thống xử lý khí thải đều được tích hợp trong cấu trúc của lò hơi.

Ưu, nhược điểm của lò hơi đốt củi

Ưu điểm:

• Sử dụng củi làm nhiên liệu chính để sản xuất hơi nước nên có giá thành rẻ hơn so với các nhiên liệu khác như: than đá hoặc dầu.
• Có thể sử dụng các loại củi địa phương, giúp giảm chi phí vận chuyển và nhập khẩu.
• Nguồn nhiên liệu củi là một nguồn năng lượng tái tạo, thân thiện với môi trường và ít gây ra khí thải độc hại.
• Lò hơi đốt củi có thể được thiết kế để hoạt động tốt trong các vùng nông thôn hoặc khu vực hẻo lánh, nơi không có nguồn cung cấp điện lưới hoặc khó khăn để truyền tải các loại nhiên liệu khác.
• Có thể điều chỉnh được để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng khác nhau.
• Được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt như: các nhà máy sản xuất gỗ, nhà máy chế biến thực phẩm hoặc trong các khu vực xa với nguồn cung cấp điện lưới.
• Thiết kế đơn giản và dễ dàng sửa chữa, vì vậy chi phí bảo trì thường rẻ hơn so với các loại lò hơi khác.

Nhược điểm:

• Củi có thể bị phân hủy theo thời gian và ảnh hưởng đến hiệu suất của lò hơi.
• Quá trình đốt củi có thể tạo ra các chất khí thải gây ô nhiễm và gây hại cho sức khỏe.
• Sử dụng lò hơi đốt củi cần quản lý cẩn thận để tránh nguy cơ cháy nổ và các tai nạn liên quan đến vận hành lò hơi.
• Để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng lớn hơn, lò hơi đốt củi có thể cần diện tích lớn hơn so với các loại lò hơi khác.
• Hiệu quả thấp hơn so với các loại lò hơi sử dụng nhiên liệu khác. Điều này có nghĩa là để sản xuất cùng lượng hơi nước, lượng củi cần sử dụng sẽ lớn hơn so với nhiên liệu khác.

Phân loại lò hơi đốt củi

Lò hơi đốt củi có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Dưới đây là một số phân loại phổ biến:

Theo hình thức sử dụng nhiên liệu:

• Lò hơi đốt củi trực tiếp (direct-fired): củi được đốt trực tiếp trong lò hơi để tạo ra hơi nước.
• Lò hơi đốt củi gián tiếp (indirect-fired): củi được đốt trong một cuộn dây trao đổi nhiệt với nước, sau đó hơi nước được tạo ra từ nước này.

Theo kiểu dáng và cách lắp đặt:

• Lò hơi đốt củi đứng: lò hơi có kiểu dáng dọc, thường được sử dụng trong các nhà máy chế biến gỗ hoặc sản xuất giấy.
• Lò hơi đốt củi nằm: lò hơi có kiểu dáng ngang, thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất nông sản hoặc công nghiệp chế biến thực phẩm.

Theo cách cấu tạo:

• Lò hơi đốt củi đơn: chỉ sử dụng một lò đốt để đốt củi và tạo ra hơi nước.
• Lò hơi đốt củi đôi: sử dụng hai lò đốt củi để tạo ra hơi nước, trong đó lò đốt đầu tiên được sử dụng để đốt củi và lò đốt thứ hai được sử dụng để đốt khí thải từ lò đầu tiên.

Theo áp suất hoạt động:

• Lò hơi đốt củi áp thấp (low-pressure): áp suất hoạt động thường dưới 2.5 MPa.
• Lò hơi đốt củi áp cao (high-pressure): áp suất hoạt động từ 2.5 MPa trở lên.

Tham khảo thêm: lò hơi tầng sôi

Quy trình vận hành lò hơi đốt củi

Bước 1: Chuẩn bị trước khi khởi động

Kiểm tra các thiết bị liên quan đến lò hơi, bao gồm: hệ thống nạp và vận chuyển củi, hệ thống nước cấp, hệ thống đốt và thông gió, hệ thống điều khiển và bảo vệ. Kiểm tra cả lượng củi được lưu trữ trong kho và các thông số kỹ thuật của củi.

Bước 2: Khởi động lò hơi

Mở van hệ thống nước cấp và bơm nước vào lò hơi để tạo áp suất. Sau đó, mở van nạp củi để củi rơi vào lò hơi, sử dụng quạt để đốt củi. Tiếp theo, mở van gió và van thông gió để tạo sự thông gió cho lò hơi.

Bước 3: Kiểm soát quá trình đốt

Thông thường, lò hơi đốt củi sử dụng hệ thống tự động để kiểm soát quá trình đốt, đảm bảo lượng củi và khí đốt được cung cấp đầy đủ và ổn định. Nếu không, nhân viên vận hành cần phải thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh độ dày của lớp củi và mức độ thông gió để đảm bảo quá trình đốt diễn ra hiệu quả.

Bước 4: Giám sát và kiểm soát nhiệt độ và áp suất

Nhân viên vận hành phải giám sát và kiểm soát nhiệt độ và áp suất trong lò hơi để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động. Khi nhiệt độ hoặc áp suất vượt quá ngưỡng cho phép, hệ thống an toàn sẽ tự động ngắt nguồn để tránh tai nạn.

Bước 5: Dọn dẹp và bảo dưỡng

Sau khi hoàn thành quá trình đốt củi, nhân viên vận hành phải dọn dẹp lò hơi, làm sạch củi và các mảnh vụn khác để đảm bảo an toàn. Họ cũng phải thực hiện các hoạt động bảo dưỡng định kỳ, bao gồm: vệ sinh lò hơi, kiểm tra và thay thế các linh kiện bị hỏng và bôi trơn các bộ phận cần thiết.

Ứng dụng lò hơi đốt củi

Trong các ngành công nghiệp sản xuất giấy, gỗ, mía đường và các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm thì lò hơi đốt củi được sử dụng phổ biến. Ngoài ra, lò hơi đốt củi cũng được sử dụng để tạo năng lượng cho hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí trong các tòa nhà, khách sạn và trung tâm thương mại.

Ở các khu vực nông thôn, thiết bị này cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các nhà dân và những người sống xa đô thị. Vì sử dụng củi làm nhiên liệu cho lò hơi là một giải pháp tốt cho những khu vực nông thôn, nơi có sẵn nguồn củi đá phong phú và không cần tốn quá nhiều chi phí vận chuyển nhiên liệu.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng lò hơi đốt củi có ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, do phái thải các khí thải gây ô nhiễm như: khí độc CO2, SO2 và NOx. Vì vậy, việc sử dụng lò hơi đốt củi cần được quản lý và kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe con người.

Nguồn: vandien.vn