Lò hơi Benson là loại lò hơi một chiều được Marc Benson tại Đức cấp bằng sáng chế vào năm 1923. Lò hơi này có đặc tính tuần hoàn khi vận hành ở chế độ tải một phần dưới khoảng 60° MCR.

Lò hơi Benson thường bao gồm các ống có đường kính nhỏ (đường kính khoảng 25 mm) được quấn xoắn ốc tạo thành vỏ lò. Nước cấp đi vào đáy lò ở áp suất dưới tới hạn hoặc siêu tới hạn cao và được bốc hơi đến chất lượng cao trong phần xoắn ốc.

Một ống góp cân bằng thường được bố trí gần phía trên lò để giảm thiểu mọi sự khác biệt về chất lượng hơi nước phát sinh do sự thay đổi trong quá trình hấp thụ nhiệt ở các mạch xoắn song song khác nhau trước khi hỗn hợp hơi nước/nước được đưa vào đường ống lò hơi mở.

Tại đây, hơi nước được quá nhiệt ở phần trên của vỏ lò và sau đó được đưa vào các cụm ống treo. Ống góp cân bằng cũng đóng vai trò tách chất lỏng dư thừa khi lưu lượng hơi nước trong lò vượt quá nhu cầu hơi nước của toàn bộ lò hơi ở mức tải thấp.

Giống như các dạng lò hơi đốt nhiên liệu hóa thạch khác, khí thải được sử dụng cho mục đích gia nhiệt lại, tiết kiệm nhiên liệu và sưởi ấm không khí.

Các bộ phận của nồi hơi Benson

Các bộ phận chính của nồi hơi Benson là:

• Bộ gia nhiệt không khí: Làm nóng không khí trước khi vào lò. Không khí được làm nóng trước giúp tăng hiệu suất đốt cháy nhiên liệu.
• Bộ phận tiết kiệm nước: Làm nóng nước đến một nhiệt độ nhất định.
• Bộ siêu nhiệt bức xạ: Đây là bộ siêu nhiệt làm nóng nước bằng bức xạ do nhiên liệu bị đốt cháy tạo ra. Nó làm tăng nhiệt độ lên đến nhiệt độ siêu tới hạn.
• Thiết bị bay hơi đối lưu: Thiết bị này làm bay hơi nước quá nhiệt và chuyển đổi thành hơi nước. Thiết bị thực hiện điều này bằng cách truyền nhiệt đối lưu từ khí thải nóng sang nước.
• Máy siêu nhiệt đối lưu: Máy siêu nhiệt hơi nước đến nhiệt độ mong muốn (gần 650 độ C).
• Lò nung: Là nơi đốt cháy nhiên liệu.
• Bơm cấp nước: Dùng để cung cấp nước vào nồi hơi ở áp suất siêu tới hạn là 225 bar.

Nguyên lý hoạt động của lò hơi Benson

Lò hơi Benson là lò hơi ống nước, hoạt động dựa trên nguyên lý áp suất tới hạn của nước. Như đã đề cập trước đó, áp suất tới hạn là áp suất mà tại đó trạng thái nước và khí đạt trạng thái cân bằng.

Nước cấp đi qua bộ tiết kiệm nhiệt đến thành lò được làm mát bằng nước. Nước nhận nhiệt bằng bức xạ và nhiệt độ tăng lên gần đến nhiệt độ tới hạn.

Sau đó, hơi nước được chuyển đến bộ phận bay hơi và có thể được làm quá nhiệt ở một mức độ nào đó. Cuối cùng, hơi nước được dẫn qua bộ phận quá nhiệt để đạt được lượng hơi nước quá nhiệt mong muốn.

Lò hơi Benson hoạt động như thế nào?

Trong các phần trước, chúng ta đã nói về nồi hơi Benson là gì và nguyên lý hoạt động của nó, trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết về 4 bước cho thấy nồi hơi Benson thực hiện công việc của mình chính xác như thế nào.

Bước 1: Trong nồi hơi Benson, không có hơi nước và giọt nước. Nó sẽ trực tiếp chuyển nước thành hơi nước. Quạt gió sẽ hoạt động và thổi không khí vào bộ gia nhiệt không khí. Sau đó, bộ gia nhiệt không khí làm nóng không khí và khí nóng sẽ thoát ra. Khí nóng này sẽ được sử dụng trong lò cho các quá trình tiếp theo.

Bước 2: Bơm cấp nước tăng áp suất nước lên áp suất siêu tới hạn. Sau đó, nước đi vào bộ tiết kiệm. Trong bộ tiết kiệm, nước được gia nhiệt trước bằng khí đốt để tăng hiệu suất lò hơi.

Bước 3: Trong bước này, nước được dẫn đến bộ siêu nhiệt bức xạ. Trong bộ siêu nhiệt bức xạ, nước được làm nóng bằng phương pháp truyền nhiệt bức xạ. Tại đây, nhiệt được truyền từ buồng đốt sang nước, nước sẽ chuyển một phần thành hơi nước và một phần vẫn ở dạng lỏng. Sau đó, một phần hơi nước và chất lỏng này sẽ được đưa đến bộ siêu nhiệt đối lưu.

Bước 4: Ở bước cuối cùng, nơi có bộ quá nhiệt đối lưu, nước sẽ được chuyển đổi hoàn toàn thành hơi hoặc hơi nước và hơi nước quá nhiệt sẽ đến động cơ chính và làm quay tua-bin. Đây chính là cách hoạt động của lò hơi Benson.

Ưu điểm của nồi hơi Benson

Sau đây là những ưu điểm của nồi hơi Benson:

• Chi phí của nồi hơi thấp vì không có thùng chứa nước và hơi nước.
• Không có giới hạn áp suất, do đó có thể sử dụng áp suất siêu tới hạn.
• Áp suất cao giúp tránh hình thành bong bóng trong ống, từ đó làm tăng tốc độ truyền nhiệt.
• Đây là một nồi hơi nhẹ.
• Lò hơi có thể được khởi động trong vòng 15 phút.

Nhược điểm của nồi hơi Benson

Sau đây là những nhược điểm của nồi hơi Benson:

• Do là loại nồi hơi siêu tới hạn nên cần phải kiểm tra bộ điều khiển của nó mỗi lần để tránh xảy ra nổ.
• Việc kiểm soát lò hơi này khó khăn đối với tải trọng thay đổi.

Ứng dụng của nồi hơi Benson

Sau đây là các ứng dụng của lò hơi Benson:

• Lò hơi siêu tới hạn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau để tạo ra hơi nước phục vụ sản xuất điện.
• Lò hơi này có áp suất vận hành, nhiệt độ và công suất trung bình là 650 ° C, 250 bar và 135 tấn/giờ, do đó được sử dụng để tạo ra năng lượng cơ học.