Lò hơi hoặc máy tạo hơi nước là thiết bị được sử dụng để tạo ra hơi nước bằng cách truyền năng lượng nhiệt vào nước.

Mặc dù các định nghĩa có phần linh hoạt, nhưng có thể nói rằng các máy phát hơi nước cũ thường được gọi là nồi hơi và hoạt động ở áp suất thấp đến trung bình (7–2.000 kPa hoặc 1–290 psi) nhưng ở áp suất cao hơn, người ta thường gọi là máy phát hơi nước.

Lò hơi nước hoặc máy tạo hơi nước được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần nguồn hơi nước.

Kích thước và hình dạng của nồi hơi phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Ví dụ, các động cơ hơi nước di động như đầu máy hơi nước, động cơ di động và phương tiện giao thông đường bộ chạy bằng hơi nước thường sử dụng nồi hơi nhỏ hơn được tích hợp sẵn trong xe.

Mặt khác, các động cơ hơi nước cố định, các cơ sở công nghiệp và nhà máy điện thường có cơ sở tạo hơi nước lớn hơn, riêng biệt được kết nối với điểm sử dụng bằng đường ống.

Một ngoại lệ đáng chú ý là đầu máy xe lửa chạy bằng hơi nước không cần lò đốt, trong đó hơi nước được tạo ra riêng biệt được chuyển đến một bình chứa (bồn chứa) trên đầu máy xe lửa.

Chức năng của nồi hơi hơi nước

Chức năng chính của lò hơi là sản xuất, lưu trữ và khuấy hơi. Lò hơi chứa chất lỏng chỉ là một lớp vỏ, và nhiệt năng sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu sẽ được truyền sang nước, sau đó chuyển thành hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cần thiết.

Các điều kiện chính của nồi hơi này chủ yếu bao gồm bình chứa nước phải được khóa cẩn thận. Hơi nước phải được cung cấp trong các điều kiện mong muốn, cụ thể là về chất lượng, lưu lượng, áp suất và nhiệt độ.

Thành phần của nồi hơi hơi nước

Máy phát điện hơi nước hoặc lò hơi nước là một bộ phận không thể thiếu của động cơ hơi nước khi được xem là động cơ chính. Tuy nhiên, cần phải xem xét riêng biệt, vì ở một mức độ nào đó, nhiều loại máy phát điện có thể được kết hợp với nhiều loại động cơ khác nhau.

Lò hơi bao gồm một hộp lửa hoặc lò nung để đốt nhiên liệu và tạo ra nhiệt. Nhiệt sinh ra được truyền sang nước để tạo thành hơi nước, quá trình sôi.

Quá trình này tạo ra hơi nước bão hòa với tốc độ có thể thay đổi tùy theo áp suất trên mặt nước sôi. Nhiệt độ lò càng cao, tốc độ sản xuất hơi nước càng nhanh.

Hơi nước bão hòa được tạo ra có thể được sử dụng ngay lập tức để tạo ra điện thông qua tua-bin và máy phát điện xoay chiều, hoặc có thể được đun quá nhiệt đến nhiệt độ cao hơn.

Điều này làm giảm hàm lượng nước lơ lửng, cho phép một thể tích hơi nước nhất định tạo ra nhiều công hơn và tạo ra độ chênh lệch nhiệt độ lớn hơn. Điều này giúp giảm khả năng hình thành ngưng tụ.

Bất kỳ lượng nhiệt còn lại nào trong khí đốt sau đó có thể được thoát ra ngoài hoặc đưa qua bộ tiết kiệm nhiệt, có chức năng làm nóng nước cấp trước khi nước đến nồi hơi.

Nguyên lý hoạt động của lò hơi

Nguyên lý hoạt động cơ bản của lò hơi rất đơn giản và dễ hiểu. Về cơ bản, lò hơi là một bình kín chứa nước. Nhiên liệu (thường là than) được đốt cháy trong lò và tạo ra khí nóng.

Những loại khí nóng này tiếp xúc với bình chứa nước, tại đó nhiệt của những loại khí nóng này truyền vào nước và do đó tạo ra hơi nước trong nồi hơi.

Sau đó, hơi nước này được dẫn đến tua-bin của nhà máy nhiệt điện. Có nhiều loại nồi hơi khác nhau được sử dụng cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như vận hành một đơn vị sản xuất, khử trùng một số khu vực, khử trùng thiết bị, sưởi ấm môi trường xung quanh, v.v.

Hiệu suất nồi hơi hơi nước

Tỷ lệ phần trăm tổng nhiệt lượng tỏa ra từ hơi nước đầu ra so với tổng nhiệt lượng cung cấp bởi nhiên liệu (than) được gọi là hiệu suất nồi hơi hơi nước.

Hiệu suất lò hơi = (Nhiệt lượng hơi nước tỏa ra/ Nhiệt lượng nhiên liệu cung cấp) * 100

Nó bao gồm hiệu suất nhiệt, hiệu suất đốt cháy và hiệu suất chuyển đổi nhiên liệu thành hơi nước. Hiệu suất lò hơi phụ thuộc vào kích thước lò hơi được sử dụng. Hiệu suất điển hình của lò hơi là 80% đến 88%.

Trên thực tế, có một số tổn thất xảy ra như quá trình đốt cháy không hoàn toàn, tổn thất bức xạ xảy ra từ thành xung quanh nồi hơi, khí đốt bị lỗi, v.v. Do đó, hiệu suất của nồi hơi mang lại kết quả này.

Các loại nồi hơi hơi nước

# 1. Lò hơi ống lửa .

Một trong những loại nồi hơi cơ bản nhất , nồi hơi ống lửa cũng là một trong những thiết kế lâu đời nhất.

Đầu đốt phun ngọn lửa vào một ống được nhúng trong nước chứa trong bình chính của nồi hơi. Có thể có nhiều ống lửa. Nhiệt từ ngọn lửa truyền vào nước, làm nước nóng đến điểm sôi.

Hơi nước thu được được giữ lại trong không gian phía trên mặt nước và thoát ra ngoài qua một cửa thoát hơi nước để phục vụ cho bất kỳ mục đích nào, dù là để sưởi ấm bộ tản nhiệt hay vận hành đầu máy xe lửa. Tuy nhiên, vì cả hơi nước và nước đều nằm trong bình chứa chung này, nên áp suất hơi nước bị hạn chế phần nào.

Trong trường hợp tàu chính phải chịu áp suất vượt quá khả năng chịu đựng của nó, hậu quả thảm khốc có thể xảy ra.

Trong lĩnh vực lò hơi ống lửa, có hai loại chính. Các loại này phụ thuộc vào vị trí thực tế của lò (nơi tạo ra ngọn lửa). Chúng được mô tả là lò ngoài và lò trong.

Mỗi loại chính đều bao gồm các tập hợp con. Ví dụ, có ba loại lò nung ngoài trời:

• lò hơi ống lửa ống hồi lưu ngang;
• lò hơi ống lửa hộp lửa ngắn; và
• lò hơi ống lửa nhỏ gọn.

Đối với lò nung bên trong, có hai tập hợp con:

• ống nằm ngang; và
• lò hơi ống lửa thẳng đứng.

Hãy cùng xem xét nguyên lý hoạt động của lò hơi ống lửa hồi lưu ngang. Trong cấu hình này, một trống hơi lớn được lắp đặt nằm ngang bên trong vỏ lò và các kết cấu đỡ.

Nhiều ống lửa phát ra từ lò nung và cũng được sắp xếp theo chiều ngang bên trong trống. Điều này hợp lý vì trống nằm ngang. Khi trống được đổ đầy nước, các ống sẽ ngập trong nước.

Nhiên liệu được đốt cháy bên trong lò, làm nóng khí đi qua các ống, truyền nhiệt cho nước, rồi nước lại đun nóng nước đến điểm sôi. Khí thải đi qua các ống lửa và vào hộp khói được kết nối với ống xả.

Tuy nhiên, khi hơi nước được tạo ra trong trống, áp suất cũng tăng theo. Hệ thống áp suất khiến nước sôi ở nhiệt độ cao hơn.

Do đó, áp suất hơi nước bên trong trống càng lớn, nhiệt độ sôi của nước càng tăng, dẫn đến sản lượng hơi nước tổng thể giảm. Về bản chất, nồi hơi được tự điều khiển thông qua áp suất hơi nước mà nó tạo ra trong quá trình vận hành.

Các loại lò hơi ống lửa lò nung bên trong

Lò hơi ống lửa bên trong được đặc trưng bởi việc có hộp lửa bên trong thiết bị. Chúng bao gồm những bộ phận sau.

Lò hơi ống lửa Cornish

Kiểu lò hơi này bao gồm một vỏ hình trụ trơn và một ống dẫn nhiệt duy nhất chạy qua tâm lò. Nó có một ống khói thải duy nhất được kết nối với ống dẫn nhiệt duy nhất.

Lò hơi ống lửa Lancashire

Cấu tạo của nồi hơi Lancashire tương tự như nồi hơi Cornish, ngoại trừ việc nó có hai ống lửa bên trong và hai ống khói thải.

Lò hơi ống lửa đầu máy xe lửa

Lò hơi đầu máy xe lửa là một thiết kế lỗi thời. Ban đầu được sử dụng trong đầu máy xe lửa hơi nước, gỗ hoặc than được đốt trong buồng đốt (lò). Là một thiết bị có thiết kế dạng ống nằm ngang, đây là một thiết bị chắc chắn, có công suất hơi nước cao.

Lò hơi ống lửa đứng

Lò hơi ống đứng là loại lò hơi đơn giản với thiết kế hình trụ đứng. Lò bao gồm các ống chéo, và lò đốt nằm ở đáy lò. Vỏ lò thoát ra qua phần trên của thiết bị qua ống khói.

Lò hơi ống lửa Cochran

Lò hơi Cochran cũng là lò hơi kiểu đứng với thiết kế nhiều ống. Nó bao gồm nhiều ống lửa nằm ngang.

Lò hơi ống lửa ngâm

Kiểu lò hơi này kết hợp thiết kế một đường đi nằm ngang. Ngọn lửa được đẩy vào các ống có đường kính nhỏ tương ứng. Các ống có đường kính nhỏ này được ngâm riêng trong nước. Mỗi vòi phun lửa có một ống.

# 2. Lò hơi ống nước .

Lò hơi ống nước mang đến những tiến bộ trong công nghệ sản xuất hơi nước. Khác với công nghệ ống lửa, ngọn lửa từ lò được phun vào một vùng chứa lớn, tại đó nó phản xạ lại thành sau và phân phối nhiệt đều hơn, hiệu quả hơn, nhờ đó giảm chi phí nhiên liệu.

Ống lửa dẫn lửa vào các ống ngâm trong nước, trái ngược với buồng đốt. Vì lượng nước ít hơn nên không gây ra vụ nổ hơi nước trong trường hợp xảy ra sự cố, nên hoạt động an toàn hơn nhiều, đồng thời thiết bị cũng dễ kiểm tra và bảo trì hơn.

Bên trong buồng là một loạt các ống chứa nước. Các ống này chạy dọc theo chiều dài của nồi hơi. Các ống được bịt kín và có thể chịu được áp suất riêng lẻ, không ảnh hưởng đến các ống liền kề. Nhiệt được truyền qua các ống kim loại đến nước chảy qua chúng.

Đây là một điểm khác biệt đáng chú ý so với nồi hơi ống lửa, trong đó nước được sử dụng để tạo hơi nước sẽ bao quanh nguồn nhiệt. Với nồi hơi ống nước, nhiệt sẽ bao quanh các ống nước. Điều này giúp giảm áp lực lên toàn bộ nồi hơi so với thiết kế ống lửa.

Nước được đun nóng bên trong các ống sẽ dâng lên đỉnh nồi hơi và chảy vào bao hơi. Quá trình này thường chỉ mất vài phút. Hơi nước được tạo ra với tốc độ cao. Hiệu ứng làm nóng và làm mát tạo ra một hiện tượng gọi là siphon nhiệt, cho phép nước tuần hoàn trong nồi hơi.

Hiệu suất vận hành của lò hơi cho phép nó chiếm diện tích nhỏ hơn so với lò hơi ống lửa. Lò hơi ống nước chủ yếu được sử dụng để tạo ra hơi nước ở áp suất và thể tích cao hơn.

Ưu điểm của nồi hơi hơi nước

Ưu điểm của loại nồi hơi này bao gồm:

• Chi phí xây dựng những nồi hơi này thấp.
• Lò hơi này sử dụng bất kỳ loại ống khói nào
• Nó chiếm ít diện tích sàn hơn.
• Nó có thể di chuyển được.
• Nó có một nồi hơi khép kín

Nhược điểm của nồi hơi hơi nước

Những nhược điểm của loại nồi hơi này bao gồm:

• Thiết kế của nồi hơi theo chiều thẳng đứng nên khả năng bốc hơi nước thấp.
• Nó có áp suất và công suất hạn chế.
• Việc vệ sinh và kiểm tra những thứ này rất khó khăn.
• Nó đòi hỏi không gian đầu cao

Ứng dụng của lò hơi

Các ứng dụng của nồi hơi này bao gồm:

• Chúng được sử dụng để tạo ra năng lượng trong tua bin hơi nước hoặc động cơ.
• Chúng được sử dụng cho nhiều quy trình khác nhau trong các ngành công nghiệp chế biến
• Chúng được sử dụng trong nhà hoặc tòa nhà vào thời tiết mát mẻ để tạo ra nguồn cung cấp nước nóng

Đặc điểm của nồi hơi hơi nước

Các đặc điểm của nồi hơi nước bao gồm:

• Lò hơi tạo ra lượng hơi nước lớn nhất với mức sử dụng nhiên liệu thấp.
• Nó phải nhẹ hơn cũng như cần không gian nhỏ
• Phải bắt đầu ngay lập tức.
• Những lò hơi này phải vừa rẻ vừa không cần thiết phải tập trung.
• Những nồi hơi này có thể xử lý mọi loại tải trọng thay đổi.