Bộ hâm nước lò hơi không chỉ góp phần nâng cao hiệu suất hệ thống hơi mà còn giúp giảm tiêu hao năng lượng đáng kể. Bằng cách tận dụng nhiệt lượng còn lại từ khí thải, thiết bị này hỗ trợ làm nóng nước cấp trước khi đưa vào lò, tối ưu quá trình sinh hơi. Cùng Kim Trường Phúc khám phá chi tiết về cấu tạo và các dạng bộ hâm nước thường dùng trong công nghiệp hiện nay nhé.

1. Bộ hâm nước lò hơi là gì?

Bộ hâm nước lò hơi (economizer) là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, thường được bố trí trên đường dẫn khí thải, sau bộ quá nhiệt (nếu có) và trước bộ sấy không khí (nếu có). Thiết bị này được thiết kế nhằm thu hồi nhiệt từ khí thải để nâng nhiệt độ nước cấp, giảm lượng nhiên liệu cần thiết cho quá trình sinh hơi.


Bộ hâm nước có nhiệm vụ thu hồi nhiệt từ khí thải để nâng nhiệt độ nước cấp

Tùy thuộc vào thiết kế, thiết bị có thể vận hành ở hai chế độ:

Nếu nhiệt độ nước tăng đến điểm sôi → gọi là bộ hâm nước kiểu sôi (boiling type economizer).
Nếu nước chỉ được gia nhiệt dưới điểm sôi → gọi là bộ hâm nước không sôi (non-boiling type economizer).

Việc vận hành ở chế độ không sôi thường được ưu tiên để tránh các vấn đề như lắng cặn và ăn mòn.

Đối với các lò ghi, do nhiệt độ khí thải tương đối thấp nhưng lưu lượng lớn nên bộ hâm nước thường hoạt động ở chế độ sôi..

2. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của bộ hâm nước lò hơi

Để hiểu rõ cách thức vận hành và thiết kế của bộ hâm nước lò hơi, chúng ta cần tìm hiểu về nguyên lý trao đổi nhiệt cũng như các thành phần cấu tạo chính.

2.1. Nguyên lý hoạt động

Bộ hâm nước vận hành dựa trên cơ chế trao đổi nhiệt gián tiếp giữa khí thải và nước cấp. Khí thải nóng có chứa lượng nhiệt lớn được sinh ra từ quá trình cháy nhiên liệu trong buồng đốt lò hơi.

Nhiệt năng này được tận dụng bằng cách truyền cho nước cấp khi nước lưu chuyển bên trong các ống của bộ hâm nước. Do nước cấp có nhiệt độ ban đầu thấp hơn nhiều so với khí thải, sự chênh lệch nhiệt độ lớn này tạo ra động lực cho quá trình truyền nhiệt, giúp nước hấp thụ nhiệt và nóng lên.


Bộ hâm nước lò hơi vận hành theo cơ chế trao đổi nhiệt giữa khí thải và nước cấp

2.2. Cấu tạo

Một bộ hâm nước tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính:

Cụm ống trao đổi nhiệt (tube bundle):
- Có thể là ống trơn hoặc ống có cánh để tăng diện tích truyền nhiệt.
- Bố trí song song hoặc sole để tạo xoáy khí, tăng hiệu quả truyền nhiệt.
Ống góp (header): Nối các ống trao đổi nhiệt, dẫn nước vào và ra.
Vỏ bảo vệ & khung đỡ: Giữ ổn định cụm ống, chịu lực rung và nhiệt.
Cảm biến nhiệt độ & hệ thống bypass: Giúp điều chỉnh lưu lượng nước hoặc khí để tránh quá nhiệt hoặc ăn mòn nhiệt độ thấp (low temperature corrosion).
Lưu ý kỹ thuật: Bộ điều khiển nhiệt độ thường nằm ngoài bộ hâm nước (tích hợp trong hệ thống điều khiển lò hơi), không gắn trực tiếp vào cụm ống.

3. Vai trò và chức năng chính của bộ hâm nước lò hơi

Sau đây là những chức năng chính mà bộ hâm nước lò hơi mang lại cho hệ thống, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành và giảm chi phí:

Tiết kiệm năng lượng: Bằng cách thu hồi nhiệt từ khí thải, bộ hâm nước làm tăng nhiệt độ nước cấp, giảm lượng nhiên liệu cần thiết để tạo hơi.
Nâng cao hiệu suất lò hơi: Quá trình thu hồi nhiệt làm giảm nhiệt độ của khí thải ra môi trường, có nghĩa là năng lượng nhiệt được khai thác hiệu quả hơn.
Giảm ứng suất nhiệt cho thân lò: Nước cấp được làm nóng sơ bộ trước khi đi vào thân lò giúp giảm chênh lệch nhiệt độ đột ngột, từ đó giảm ứng suất nhiệt lên thân lò và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Giảm nhiệt độ khí thải: Khói thải sau khi đi qua bộ hâm nước có nhiệt độ thấp hơn, giúp các thiết bị xử lý khí thải phía sau (như bộ lọc bụi) hoạt động hiệu quả hơn và giảm tác động tiêu cực đến môi trường.


Bộ hâm nước có tác dụng giảm nhiệt độ khí thải và nâng cao hiệu suất lò hơi

4. Phân loại bộ hâm nước lò hơi

Dựa vào vật liệu chế tạo và đặc tính kỹ thuật, bộ hâm nước lò hơi được chia thành hai loại chính, mỗi loại có ưu điểm và ứng dụng riêng biệt như sau:

4.1. Bộ hâm nước lò hơi bằng gang

Bộ hâm nước gang được ứng dụng rộng rãi trong các lò hơi sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao. Nhờ vào khả năng chống ăn mòn axit và chịu mài mòn xuất sắc, loại bộ hâm nước này có thể duy trì hoạt động lâu dài trong môi trường khắc nghiệt.

Tuy nhiên, do gang có tính chất giòn và khả năng chịu va đập hạn chế, thiết kế của nó thường được bổ sung các cánh đúc bên ngoài để tăng cường hiệu suất truyền nhiệt. Cấu trúc của bộ hâm nước bằng gang gồm các ống đúc với đường kính trong khoảng 76-90mm và chiều dài từ 1,5-2,5m.

Các ống được kết nối thông qua cơ nối mặt bích và hệ thống bu lông, tạo thuận lợi cho quá trình lắp đặt và bảo trì. Loại bộ hâm nước này phù hợp với lò hơi có công suất nhỏ đến trung bình, đặc biệt là các hệ thống chưa có hoặc chưa hoàn thiện hệ thống xử lý nước.


Bộ hâm nước bằng gang thường sử dụng trong các lò
sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao

4.2. Bộ hâm nước lò hơi bằng thép

Bộ hâm nước thép trơn có thiết kế tương tự như bộ quá nhiệt, sử dụng các ống thép với đường kính 34-60mm được uốn cong nhiều lần để tối ưu hóa diện tích tiếp xúc trao đổi nhiệt. Hai đầu ống được nối với ống góp, tạo thành các cụm có chiều cao khoảng 1m và được đặt cách nhau 0,6m để thuận tiện cho việc vệ sinh và bảo trì.

Thiết kế ống xoắn theo kiểu sole giúp tạo ra dòng xoáy khí thải mạnh mẽ, từ đó nâng cao hiệu suất truyền nhiệt. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống lò hơi công suất lớn, đòi hỏi hiệu suất cao và vận hành liên tục.

5. Vận hành và bảo dưỡng bộ hâm nước lò hơi

Để đảm bảo bộ hâm nước lò hơi hoạt động hiệu quả và bền bỉ, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ và bảo trì phù hợp

Chống mài mòn:

Dùng tấm chắn (shield plate) hoặc rèm che ở vùng chịu mài mòn mạnh.

Sử dụng ống thành dày cục bộ tại vị trí chịu tác động trực tiếp của hạt rắn.

Vệ sinh định kỳ:

Thổi bụi bằng khí nén hoặc hơi nước.
Loại bỏ cặn bám trong ống.

Đảo chiều cụm ống khi đại tu (tube bundle rotation):

Giúp phân bổ đều hao mòn, giảm chi phí thay thế.

Tóm lại, bộ hâm nước lò hơi là thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống lò hơi hiện đại, mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, việc lựa chọn loại bộ hâm nước phù hợp (gang hoặc thép trơn) tùy thuộc vào đặc tính nhiên liệu, quy mô và yêu cầu vận hành của từng hệ thống cụ thể. Nếu bạn phân vân không biết nên sử dụng bộ hâm nước loại nào cho lò hơi của doanh nghiệp hoặc đang cần một giải pháp lò hơi công nghiệp chất lượng, hãy liên hệ ngay với Kim Trường Phúc để được tư vấn chi tiết.