Tối ưu hóa Vận hành Lò hơi Công nghiệp
Tiết kiệm nhiên liệu
Gia tăng tuổi thọ thiết bị
Kiểm soát quy trình - Giảm thiểu lỗi vận hành

Tài liệu 2011 – 2012



2


3

Tối ưu hóa Vận hành Lò hơi Công nghiệp
Tiết kiệm Chi phí Sản xuất – Bảo vệ Môi trường

Theo ước tính sơ bộ hiện có khoảng 2.000 lò hơi các loại
đang được sử dụng ở Việt Nam, trong đó chủ yếu là ở các
ngành công nghiệp, có công suất từ 1 tấn/ giờ đến 300 tấn/
giờ. Trong công nghiệp sản xuất, chế biến ở Việt Nam
thường sử dụng các lò hơi có công suất vừa và nhỏ, có

các ưu điểm là nhỏ gọn, vận hành đơn giản, có thể đáp
ứng được các yêu cầu về tăng giảm phụ tải của nhà máy.
Trong thời điểm hiện nay khi giá nhiên liệu có xu hướng
ngày càng tăng cao, đòi hỏi các công ty, xí nghiệp cần phải
quan tâm đến việc cải thiện hiệu suất của lò hơi, tận dụng
các nguồn năng lượng, hạn chế thấp nhất các thất thoát có
thể xảy ra.
Thông qua quá trình kiểm toán năng lượng, quá trình theo
dõi hiệu suất và các thông số vận hành trong lò hơi, các
nhà máy có thể cân nhắc các giải pháp để sử dụng lò hơi
một cách hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, nhằm giảm chi
phí sản xuất, tăng khả năng cạnh tranh và góp phần bảo vệ
môi trường.




4
Những thất thoát chủ yếu trong quá trình
vận hành lò hơi

Hiệu suất hoạt động của lò hơi sẽ giảm dần theo thời
gian do quá trình cháy kém, bề mặt truyền nhiệt bị
hỏng, hoặc do quá trình vận hành và bảo trì kém hiệu
quả. Ngay cả với một lò hơi mới, việc suy thoái chất
lượng nhiên liệu và chất lượng nước có thể dẫn đến
việc hoạt động kém hiệu quả của lò hơi. Sự cân bằng
nhiệt có thể giúp nhận diện được những mất mát
nhiệt có thể và không thể tránh khỏi, từ đó đề ra
những giải pháp khắc phục hiệu quả.


Sơ đồ cân bằng nhiệt của lò hơi







Tỷ lệ phân phối năng lượng trong lò hơi đốt than
12,7% thất thoát nhiệt do khói lò lô
8,1% thất thoát nhiệt do hơi nước trong khói lò
1,7% thất thoát nhiệt do độ ẩm trong nhiên liệu
0,3% thất thoát nhiệt do độ ẩm trong không khí
2,4% thất thoát nhiệt do cặn chưa cháy
1,0% thất thoát nhiệt do bức xạ và những nguồn khác

73,8% nhiệt thu được trong hơi nước





LÒ HƠI



5
Các cách giảm thiểu thất thoát
trong vận hành lò hơi


Nguyên nhân thất thoát
Cách giảm thiểu thất thoát
Thất thoát do khí dư trong khói lò
Cần giảm đến lượng tối thiểu khí dư tùy thuộc vào kỹ
thuật lò đốt, quá trình vận hành và bảo dưỡng
Thất thoát do nhiệt độ khói lò cao
Cần tối ưu hóa quá trình bảo dưỡng, làm sạch, tối ưu
hóa quá trình gia tải và cải thiện kỹ thuật đầu đốt
Thất thoát do nhiên liệu chưa cháy hết
Cần tối ưu hóa quá trình vận hành và bảo trì, kỹ thuật
buồng đốt tốt hơn
Thất thoát do xả đáy
Xử lý nước nhập liệu, tuần hoàn nước ngưng
Thất thoát do nước ngưng
Tái sử dụng lượng nước ngưng nhiều nhất có thể
Thất thoát do thông gió và tản nhiệt
Cần cải thiện cách nhiệt cho lò hơi

Kiểm soát không khí và phân tích khói lò
Để quá trình cháy đạt hiệu quả tối ưu, về nguyên tắc
lượng không khí cấp cho quá trình cháy thực tế phải
lớn hơn lượng khí cần thiết. Trong thực tế, để đạt
được quá trình cháy tối ưu, lượng CO2 và O2 trong
khói lò phải đạt được ở mức sau:

 CO2 = 14,5 – 15%
 O2 = 2 – 3%
Công ty GFD có các thiết bị phân tích khói lò hiện đại
có cài đặt sẵn chương trình để tính toán hiệu suất

cháy của lò hơi sau khi nhập các thông tin về nhiên
liệu đốt.

Lập chương trình máy tính theo dõi hiệu suất lò hơi
Việc lập chương trình máy tính theo dõi hiệu suất lò
hơi một cách liên tục trong quá trình vận hành sẽ giúp
phát hiện kịp thời và nhanh chóng điều chỉnh lại hệ
thống khi có điều bất thường xảy ra.

Có thể sử dụng phần mềm excel đơn giản và thuận
tiện để theo dõi hiệu suất lò hơi dựa vào Phương
pháp tính toán trực tiếp. Từ các thông số đo đạc hằng
ngày như lượng than và nước sử dụng, nhiệt độ than
và nước, áp suất làm việc, công nhân vận hành lò có
thể thiết lập chương trình Excel theo dõi hiệu suất lò
hơi


6
cung cấp các giải pháp thiết thực
tiết kiệm năng lượng cho lò hơi

Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực lò hơi và hệ
thống cơ nhiệt, các chuyên gia của công ty GFD đem
đến các giải pháp thiết thực về tiết kiệm năng lượng
cho lò hơi. Chúng tôi hiểu rằng mọi giải pháp phải
xuất phát từ các nhu cầu cụ thể của từng khách hàng,
phải thiết kế phù hợp với thực trạng sản xuất và đem
lại hiệu quả kinh tế rõ ràng.
Chúng tôi quan niệm rằng mọi giải pháp phải

được bắt đầu từ yếu tố con người, phải được sự
nhất trí từ ban lãnh đạo, sự cam kết của đội ngũ
kỹ sư, và sự nghiêm túc thực hiện của các công
nhân vận hành trực tiếp.
Rút kinh nghiệm từ thực tế vận hành, kiểm tra và hiểu
chỉnh lò hơi, chúng tôi đưa ra các giải pháp tiết kiệm
năng lượng cho lò hơi bao gồm các cơ hội tiết kiệm
năng lượng từ:
 Quá trình cháy
 Quá trình truyền nhiệt
 Các thất thoát có thể tránh được
 Tiêu thụ năng lượng của thiết bị phụ trợ
 Chất lượng nước
 Quá trình xả đáy

Kiểm soát nhiệt độ khói lò
Nhiệt độ khói lò nên để càng thấp càng tốt. Tuy vậy,
cũng không nên để quá thấp có thể làm cho hơi nước
trong khói thải ngưng tụ lại trên tường lò. Điều này
đặc biệt quan trọng khi nhiên liệu chứa nhiều lưu
huỳnh do nhiệt độ khói lò thấp có thể dẫn đến việc ăn
mòn điểm sương của lưu huỳnh.

Nhiệt độ điểm sương của các nhiên liệu thông dụng
sử dụng cho lò hơi thường biến đổi trong khoảng
60
o
C đến 120
o
C. Tuy nhiên để bảo vệ hệ thống khói

tránh khỏi ăn mòn thì phải giữ nhiệt độ của khói lò
cao hơn nhiệt độ điểm sương, thông thường nhiệt
độ của khói lò phải được giữ trong khoảng 120
o
C
đến 180
o
C tùy thuộc vào loại nhiên liệu và hàm
lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu.

Gia nhiệt trước cho nước nhiên liệu bằng bộ hâm nước
Thông thường, khói lò khi ra khỏi lò hơi 3-pass dạng
vỏ (lò hơi ống lửa) hiện đại sẽ có nhiệt độ khoảng 200
đến 300
o
C. Đây là một tiềm năng cho việc tận dụng
nhiệt từ các khói lò này. Nhiệt độ khói lò thoát ra có
thể sử dụng để hâm nước, khi đó nhiệt độ khói lò sẽ
giảm xuống và nhiệt độ nước nhập liệu sẽ được làm
tăng lên. Nếu nhiệt độ nước nhập liệu tăng lên 15%
có thể làm tăng hiệu quả sử dụng nhiệt lên 3%.


Cấu tạo bộ hâm nước


7
Gia nhiệt cho không khí tham gia quá trình cháy
Gia nhiệt cho không khí tham gia quá trình cháy là một
giải pháp lựa chọn khác so với việc gia nhiệt cho nước

nhập liệu. Để tăng hiệu quả sử dụng nhiệt lên 1% thì
nhiệt độ không khí phải được gia tăng lên khoảng
20
o
C.
Các đầu đốt hiện đại có thể chịu được không khí được
gia nhiệt trước có nhiệt độ cao, do đó có thể cân nhắc
xem xét lắp đặt các bộ trao đổi nhiệt tại đầu ra của
khói lò để gia nhiệt trước cho không khí.


Giảm thiểu quá trình cháy không triệt để
Quá trình cháy không triệt để có thể là do không khí bị
thiếu hụt hoặc do lượng nhiên liệu dư thừa, hoặc cũng
có thể là do nhiên liệu được phân phối kém. Điều này
có thể nhận biết rõ ràng từ màu sắc hoặc mùi của khói
và cần thiết phải có sự điều chỉnh ngay lập tức.
▪
Đối với lò hơi đốt dầu hoặc ga, sự hiện diện của
CO hoặc khói có mùi (đối với lò hơi đốt dầu) với
lượng khí dư trung bình hoặc cao cho thấy hệ
thống đầu đốt có vấn đề. Nguyên nhân có thể do
sự phối trộn kém giữa nhiên liệu và không khí tại
đầu đốt. Dầu cháy kém có thể do độ nhớt không
thích hợp, đầu phun bị mòn hoặc bị các
bonhoas, do bộ phân tán bị suy thoái.
▪
Đối với lò hơi đốt than, các bon chưa cháy hết
có thể tồn tại trong xỉ hoặc tro bay ra ngoài, và
thất thoát này có thể chiếm trên 2% lượng nhiệt

cung cấp cho lò hơi. Kích cỡ than không đồng
nhất có thể là một trong những nguyên nhân
làm cho quá trình cháy không triệt để. Đối với lò
ghi xích, tảng lớn có thể cháy không hết, hoặc
các hạt nhỏ mịn làm tắc nghẽn đường không
khí làm phân bố không khí kém.

Kiểm soát lượng không khí dư
Trong thực tế luôn cần một lượng không khí dư để
đảm bảo cho quá trình cháy được triệt để và đảm bảo
thỏa mãn những điều kiện về khói lò đối với một số
nhiên liệu. Mức không khí dư tối ưu để lò hơi đạt hiệu
suất cao nhất chỉ đạt được khi tổng những thất thoát
do quá trình cháy không triệt để và thất thoát do nhiệt
trong khói lò là nhỏ nhất.
Việc kiểm soát lượng không khí dư đạt đến mức tối ưu
sẽ dẫn đến việc làm giảm thất thoát qua khói lò. Theo
kinh nghiệm của chúng tôi, khi giảm lượng không khí
dư đi 1% sẽ làm tăng 0,6% hiệu quả sử dụng năng
lượng. Các biện pháp để kiểm soát lượng không khí
dư gồm:
▪
Sử dụng các bộ phân tích oxy cầm tay và các
đồng hồ đo gió để định kỳ cung cấp số liệu cho
người vận hành để điều chỉnh tốc độ gió đạt
mức tối ưu.
▪
Sử dụng bộ phân tích ôxy liên tục, gắn kết với
hệ thống đồng hồ đo gió lò để người vận hành
có thể liên tục điều chỉnh tốc độ dòng không khí



8
Tránh thất thoát nhiệt do bức xạ và đối lưu
Bề mặt ngoài của vỏ lò hơi khá nóng so với môi trường
xung quanh, do đó có sự mất nhiệt từ bề mặt này ra
môi trường.
Lắp đặt các lớp cách nhiệt ở thành lò và đường ống
có thể giảm lượng thất thoát này. Các loại vật liệu
cách nhiệt thường được sử dụng là amiang, calcium
silicate, sợi khoáng, mica, đất nung, v.v.

Giảm sự thất thoát do đóng cặn và bồ hóng
Ở lò hơi đốt than và dầu, bồ hóng tích tụ trên các ống
sẽ đóng vai trò như một lớp cách nhiệt cản trở quá
trình truyền nhiệt. Bất kỳ lớp bám cặn nào cũng nên
được làm sạch theo định kỳ. Sự gia tăng nhiệt độ của
khói lò có thể cho thấy lượng bồ hóng đã tích tụ quá
nhiều. Sự gia tăng nhiệt độ của khói lò cũng có thể do
nguyên nhân có đóng cặn trên bề mặt tiếp xúc với
nước. Do đó, đối với bề mặt tiếp xúc nước cần phải
lưu tâm đến các quá trình xử lý nước và cần phải làm
sạch đường ống để tránh việc đóng cặn. Ước tính
cho thấy khi nhiệt độ khói lò tăng 22
o
C sẽ làm giảm
năng lượng có ích đi 1%.
Nhiệt độ khói lò nên được kiểm tra và ghi chép định
kỳ để có thể phát hiện khi lượng bồ hóng tích tụ quá
nhiều. Khi nhiệt độ khói lò tăng cao hơn 20

o
C so với
nhiệt độ khói lò tại thời điểm vừa mới được làm sạch
thì cần phải tiến hành làm sạch bồ hóng. Do đó cần
gắn một đồng hồ nhiệt tại đáy của ống khói để theo
dõi nhiệt độ khói lò.
Các thành phần hóa học quan trọng nhất trong nước
tác động chủ yếu tới sự hình thành cặn trong lò hơi
chủ yếu là muối canxi và magie, còn được gọi là các
muối “độ cứng”. Ngoài ra, sự hiện diện của silic
trong nước cũng dẫn đến việc hình thành các cặn
silicat cứng. Chúng có thể kết hợp với muối cãni và
magie tạo ra canxi silicate và magie silicate vốn có
độ dẫn nhiệt rất thấp.





Phương pháp ngăn ngừa tạo cáu cặn trong lò hơi


9
Kiểm soát xả đáy
Quá trình xả đáy rất quan trọng để có thể duy trì tổng
lượng chất rắn hòa tan ở mức độ cho phép. Nếu để
tổng lượng chất rắn hòa tan quá cao sẽ nhanh chóng
dẫn đến việc hình thành cáu cặn bên trong lò hơi.
Tuy nhiên, quá trình xả đáy cần phải được kiểm soát
tốt nếu không sẽ gây ra lãng phí rất lớn. Với một

lượng xả đáy khoảng 10% trong lò hơi có áp suất
15kg/cm2 sẽ làm giảm tới 3% năng lượng có ích.
Thông thường có 2 dạng hệ thống xả đáy: 1) Hệ
thống xả đáy tức thời (gián đoạn) – có thể vận hành
thủ công hoặc điều khiển tự động theo thời gian; và
2) Hệ thống xả đáy liên tục.
Tùy theo từng dạng hệ thống, các chuyên gia GFD sẽ
tư vấn điều chỉnh mức độ và thời gian xả đáy phù
hợp với mức tải của lò hơi.

Kiểm soát sự biến đổi của quạt và bơm
Kiểm soát sự biến đổi tốc độ là giải pháp quan trọng
để đạt mục tiêu tiết kiệm năng lượng. Thông thường,
không khí cho quá trình cháy được kiểm soát bằng
việc đóng mở các tấm chắn được lắp đặt ở bộ quạt
gió lò.
Tuy nhiên các tấm chắn này thường hoạt động
không chính xác, gây nên sự điều khiển kém ở đầu
và cuối của quá trình vận hành. Nhìn chung nếu nhu
cầu tải hơi của lò hơi là biến động thì nên cân nhắc
thay thế các tấm chắn này bằng bộ biến tần.
Giảm áp suất hơi của lò hơi
Có thể giảm được từ 1 đến 2% lượng nhiên liệu tiêu
thụ nếu áp dụng phương pháp này. Áp suất hơi thấp
sẽ dẫn đến nhiệt độ hơi bão hòa thấp từ đó dẫn đến
giảm thất thoát nhiệt trên hệ thống đường ống phân
phói, trên các van và các đầu nối. Việc giảm áp suất
cũng sẽ làm giảm sự rò rỉ của hơi cung cấp tại các
van, đầu nối đồng thời giảm nhiệt độ của nước trong
bao hơi và làm giảm thất thoát nhiệt tại các bề mặt

tiếp xúc với nước nóng. Nhiệt độ nước trong bao hơi
giảm sẽ làm giảm nhu cầu gia nhiệt trước cho nước
cấp. Ngoài ra, việc giảm áp suất sẽ làm giảm nhiệt độ
khói lò, điều này sẽ giúp cải thiện đáng kể hiệu suất
của lò hơi.
Tuy nhiên, cần lưu ý là việc giảm áp suất lò hơi sẽ
làm cho quá trình sôi trong lò hơi xảy ra dữ dội hơn
làm cho nước bị lôi cuốn vào hệ thống hơi. Việc
cung cấp hơi nước kém chất lượng này sẽ làm hư
hỏng và ăn mòn các van, đầu nối, đường ống, và
làm quá tải bẫy hơi. Ngoài ra, do hơi nước ở áp suất
thấp có tỷ trọng và enthalpy thấp nên tốc độ cung
cấp hơi cần phải được tăng cường để có thể cung
cấp đủ lượng nhiệt theo yêu cầu. Tốc độ cung cấp
hơi tăng sẽ làm tăng thất thoát do ma sát và dẫn đến
giảm áp suất trong hệ thống cung cấp hơi, khiến cho
lượng hơi cung cấp bị thiếu hụt. Các chuyên gia
GFD có thể cân nhắc lợi ích và những hệ quả của
phương pháp này, và tính toán giảm áp suất theo
từng giai đoạn của lò hơi.

10
Kiểm soát mức tải của lò hơi
Hiệu suất cao nhất của lò hơi đạt được không phải ở
mức đầy tải (100% công suất thiết kế) mà ở khoảng
70% của mức tải tối đa. Nếu mức tải của lò hơi thấp
hơn nữa thì hiệu suất cũng có khuynh hướng giảm.


Lập kế hoạch sử dụng lò hơi hợp lý

Do hiệu suất tối ưu của lò hơi đạt được ở mức 65-
85% của chế độ đầy tải, cho nên để đạt hiệu suất cao
thì nên thường xuyên vận hành lò hơi ở chế độ tải
cao phù hợp, thay vì vận hành ở chế độ tải thấp.

Thay thế lò hơi mới

Tiềm năng tiết kiệm từ việc thay thế mới lò hơi phụ
thuộc vào sự thay đổi theo dự tính về hiệu suất chung
của lò hơi. Sự thay thế lò hơi sẽ khả thi về mặt kinh tế
nếu như lò hơi hiện hữu quá cũ, không hiệu quả hoặc
không có khả năng sử dụng các nhiên liệu thay thế rẻ
tiền hơn. Nghiên cứu tính khả thi của việc thay thế lò
hơi mới cần tính toán đến tất cả các yếu tô, bao gồm
khả năng cung cấp nhiên liệu dài hạn và các kế
hoạch phát triển của công ty.





11
Chúng tôi cùng Khách hàng
đưa ra Giải pháp và thực hiện Kế hoạch
Tối ưu hóa vận hành hệ thống lò hơi là mong muốn của
các doanh nghiệp sản xuất. Chúng tôi hiểu rằng có
những rào cản, khó khăn về mặt kỹ thuật, trình độ công
nhân vận hành, cũng như nguồn tài chính. Các chuyên
gia của GFD luôn làm việc sâu sát với Khách hàng để
am hiểu tình hình sản xuất thực tế, đặc thù của doanh

nghiệp, từ đó cùng với Khách hàng đưa ra những giải
pháp có tính khả thi cao và một kế hoạch cụ thể để
từng bước thực hiện và đem lại kết quả rõ ràng. Chúng
tôi cam kết mang lại các giá trị hiện thực, được thể hiện
ngay ở chi phí nhiên liệu, điện tiết kiệm được ở tháng
tiếp theo sau khi áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng
lượng.
Các bước làm việc của chúng tôi như sau:
Bước 1: Khảo sát sơ bộ
Các chuyên gia sẽ cùng Khách hàng liệt kê quy trình
công nghệ, danh sách thiết bị, vẽ sơ đồ dòng sản xuất
tổng thể; thu thập số liệu về tiêu thụ và chi phí đầu vào
của nguyên liệu thô, hóa chất và năng lượng (điện và
nhiên liệu). Các số liệu sẽ được trình bày dưới dạng đồ
thị để giúp phân tích các hoạt động và các xu hướng
trong quá trình sản xuất, xác định các bất thường.
Các chuyên gia sẽ cùng Khách hàng xác định khu vực
trọng tâm để đánh giá về tiêu hao năng lượng và cơ hội
tiết kiệm năng lượng.
Bước 2: Phân tích các dòng năng lượng
Các chuyên gia sẽ khảo sát đo đạc định lượng các yếu
tố đầu vào – đầu ra của tổng thể khu vực sản xuất, từ
đó lập cân bằng vật liệu và năng lượng, bao gồm cả
các tổn thất. Từ đó các chuyên gia sẽ tính toán và chốt
số liệu nền làm cơ sở để đánh giá hiệu quả của các giải
pháp tiết kiệm năng lượng.
Khi đã xác định các tổn thất, các chuyên gia sẽ phân
tích nguyên nhân. Nguyên nhân có thể do con người,
hoặc quy trình, hoặc nguyên liệu, hoặc thiết bị.
Bước 3: Lựa chọn giải pháp khả thi

Các chuyên gia sẽ cùng Khách hàng đề xuất các cơ
hội tiết kiệm năng lượng. Mỗi cơ hội sẽ được phân
tích khả thi về kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Mỗi
cơ hội có thể được tiến hành đồng thời cac giải pháp
về quản lý bảo dưỡng, tập huấn nhân viên, tối ưu
hóa quy trình, tổ chức.
Các cơ hội được lựa chọn cần được sự thống nhất
giữa Chuyên gia và Khách hàng, các cấp và các
khâu thực hiện.
Bước 4: Thực hiện và duy trì
Các chuyên gia sẽ cùng Khách hàng thực hiện
TKNL. Khách hàng cần duy trì thực hiện TKNL
thường xuyên để đạt hiệu quả cao nhất.




TIẾT KIỆM CHI PHÍ SẢN XUẤT

KINH DOANH BỀN VỮNG

BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG


















Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập:

www.gfd.com.vn



















Địa chỉ: Phòng 236 Khách sạn Bình Minh, 27 Lý Thái Tổ
Hoàn Kiếm, Hà Nội
Điện thoại: 04 2211 7800 Fax: 04 3934 4111
Email: