Lò hơi ống lửa đang trở thành giải pháp nhiệt được nhiều doanh nghiệp tin tưởng lựa chọn nhờ thiết kế đơn giản và khả năng vận hành ổn định. Với nguyên lý hoạt động dựa trên việc dẫn truyền nhiệt từ ống lửa sang nước bao quanh, loại lò này phù hợp cho nhiều ngành sản xuất cần nguồn hơi liên tục và áp suất vừa phải. Hãy cùng Kim Trường Phúc tìm hiểu rõ hơn về loại lò hơi này trong bài viết dưới đây!

1. Lò hơi ống lửa là gì?

Lò hơi ống lửa (Fire-tube Boiler) là một loại lò hơi phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp, được thiết kế để chuyển đổi năng lượng nhiệt thành hơi nước thông qua quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng khí đốt và nước.


Lò hơi ống lửa được thiết kế để chuyển đổi nhiệt thành hơi nước thông qua trao đổi nhiệt

Đây được xem là một trong những mẫu thiết kế nồi hơi cổ điển và có lịch sử sử dụng lâu đời trên thế giới. Trong giai đoạn thế kỷ XVIII, loại thiết bị này đã được ứng dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông như đầu máy xe lửa và tàu thủy.

Đặc điểm cơ bản của nồi hơi ống lửa là hệ thống các chất tải nhiệt như khói đốt và khí nóng sẽ lưu thông bên trong các đường ống được bao quanh hoàn toàn bởi nước chứa trong một ba hơi có kích thước lớn. Quá trình truyền nhiệt diễn ra từ dòng khói nóng đến nước và tạo điều kiện cho việc hình thành hơi nước trong bình chứa.

2. Cấu tạo của lò hơi ống lửa

Hệ thống lò hơi ống lửa được cấu thành từ nhiều bộ phận quan trọng. Mỗi thành phần đều có vai trò riêng biệt trong quá trình sinh hơi như:

Thân lò (vỏ lò): Đây là phần bao bọc bên ngoài thiết bị, được gia công từ vật liệu thép có khả năng chống chịu nhiệt độ cao. Thân lò đảm nhận nhiệm vụ chứa đựng nước và bảo vệ toàn bộ các cấu kiện bên trong khỏi tác động từ môi trường bên ngoài.
Buồng đốt nhiên liệu: Đây là khu vực diễn ra quá trình đốt cháy các loại nhiên liệu như dầu mỏ, than đá, hoặc khí gas, sinh ra lượng nhiệt lớn phục vụ cho việc gia nhiệt nước.
Ống lửa: Là mạng lưới các ống dẫn khí đốt được bố trí bên trong lò. Dòng khí nóng từ khoang đốt sẽ lưu chuyển qua hệ thống này để thực hiện việc truyền nhiệt cho nước xung quanh. Các ống này có hình chữ thập được đặt trong hộp lửa, chịu tác động trực tiếp từ ngọn lửa và các sản phẩm cháy.
Không gian cho nước: Là vùng không gian chứa nước bên ngoài hệ thống ống lửa, tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trao đổi nhiệt của ống dẫn. Nhiệt lượng từ ống lửa được truyền qua thành ống đến nước, làm cho nước tăng nhiệt độ, đạt đến điểm sôi và chuyển đổi thành hơi nước.
Không gian cho hơi: Là vùng không gian ở phần cao hơn, chứa đựng hơi nước đã được hình thành sau quá trình trao đổi nhiệt. Hơi nước được tách biệt và được dẫn ra để phục vụ cho các mục đích sản xuất khác nhau.
Ống khói: Là đường dẫn khí thải ra môi trường bên ngoài sau khi hoàn tất quá trình trao đổi nhiệt.
Hệ thống an toàn: Bao gồm van an toàn, thiết bị đo áp suất, và cảm biến kiểm soát mức nước, đảm bảo nồi hơi hoạt động một cách ổn định và an toàn.


Hình minh hoạ cấu tạo cơ bản của một lò hơi ống lửa

3. Nguyên lý hoạt động của lò hơi ống lửa

Lò hơi ống lửa vận hành dựa trên cơ chế trao đổi nhiệt. Quy trình này được thực hiện theo các giai đoạn liên tiếp như sau:

Quá trình đốt cháy nhiên liệu: Các loại nhiên liệu (than đá, dầu mỏ, hoặc khí đốt tự nhiên) được đốt cháy trong khoang đốt, tạo ra dòng khí nóng với nhiệt độ rất cao. Quá trình đốt cháy này sinh ra nhiệt lượng và các sản phẩm cháy như khí CO2, hơi nước cùng các chất thải khác.
Quá trình truyền nhiệt: Dòng khí nóng được dẫn qua hệ thống ống lửa nằm ngập trong nước. Nhiệt lượng từ dòng khí nóng được truyền qua thành ống để gia nhiệt cho nước xung quanh.
Quá trình hình thành hơi nước: Khi nhiệt độ của nước đạt đến điểm sôi, hơi nước được sinh ra và tập trung ở phần trên của lò, được gọi là khoang hơi.
Quá trình tách hơi và sử dụng: Hơi nước được tách biệt khỏi không gian chứa nước và được dẫn ra để sử dụng cho các mục đích sản xuất khác nhau, như cung cấp động lực cho máy móc và các quy trình sản xuất công nghiệp.
Quá trình xả khí thải: Khí thải sau khi trao đổi nhiệt sẽ được thải ra ngoài môi trường qua đường ống khói.


Nồi hơi ống lửa có nguyên lý hoạt động dựa trên cơ chế trao đổi nhiệt

4. Phân loại lò hơi ống lửa

Lò hơi ống lửa có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, trong đó phổ biến nhất là dựa trên số đường đi của khói hoặc kiểu bố trí:

Theo số đường đi của khói:

Lò hơi 2 pass (2 đường khói): Khí nóng đi qua lò 2 lần trước khi thoát ra ống khói.
Lò hơi 3 pass (3 đường khói): Khí nóng đi qua lò 3 lần, tăng hiệu quả truyền nhiệt.

Theo kiểu bố trí:

Lò hơi ống lửa nằm ngang: Kiểu phổ biến nhất, thân lò được đặt nằm ngang.
Lò hơi ống lửa đứng: Thiết kế nhỏ gọn hơn, phù hợp với không gian hạn chế.

5. Ưu điểm, nhược điểm của lò hơi ống lửa

Lò hơi ống lửa, dù phổ biến và được ưa chuộng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, vẫn có những mặt ưu việt và hạn chế nhất định. Dưới đây là phân tích chi tiết về ưu điểm và nhược điểm của loại lò này, giúp bạn có cái nhìn toàn diện trước khi đưa ra lựa chọn phù hợp với nhu cầu thực tế:

5.1. Ưu điểm

Nồi hơi ống lửa nổi bật với các ưu điểm sau:

Thiết kế đơn giản và dễ bảo trì: Cấu trúc nồi hơi ống lửa tương đối đơn giản và việc bảo trì, sửa chữa được thực hiện một cách dễ dàng.
Phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ: Thích hợp cho các doanh nghiệp công nghiệp có quy mô vừa và nhỏ.
Yêu cầu trình độ vận hành thấp: Người điều khiển không cần có trình độ chuyên môn quá cao vẫn có thể vận hành lò hơi một cách hiệu quả.
Không gặp vấn đề tắc nghẽn: Vì trong nồi hơi ống lửa, nước được chứa trong một bao hơi lớn nên không xảy ra tình trạng tắc nghẽn ống trao đổi nhiệt trong quá trình hoạt động, đồng thời việc xả bỏ cặn bẩn trong bao hơi lớn cũng rất thuận tiện.


Ưu điểm của lò hơi ống lửa là thiết kế đơn giản, dễ vận hành, phù hợp quy mô nhỏ

5.2. Nhược điểm

Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội nhưng nồi hơi ống lửa vẫn tồn tại một số nhược điểm như:

Hiệu suất thấp: Hiệu suất của lò hơi ống lửa thường đạt khoảng 75-85%, thấp hơn so với một số loại lò hơi hiện đại khác.
Khó nâng cấp công suất: Gặp khó khăn trong việc cải tạo và nâng cấp để tăng công suất nồi hơi lên.
Chiếm diện tích lớn: Cần nhiều không gian để lắp đặt nồi hơi.
Áp suất làm việc hạn chế: Áp suất làm việc thông thường giới hạn trong khoảng từ 6 – 20 bar, hiếm khi vượt quá 25 bar do giới hạn thiết kế của cấu trúc ống lửa.
Phản ứng chậm với biến đổi tải: Việc điều chỉnh khi có sự thay đổi lớn về tải trọng có thể phản ứng chậm do dung tích nước lớn.

6. Ứng dụng của lò hơi ống lửa

Lò hơi ống lửa được ứng dụng một cách rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như ngành sản xuất, chế biến thực phẩm, chế biến cao su, chế biến giấy, dịch vụ và nhiều ngành khác.

Bên cạnh đó, nồi hơi ống lửa còn được tích hợp vào lĩnh vực năng lượng kết hợp với tua-bin để sản xuất điện năng, góp phần vào việc đa dạng hóa các nguồn năng lượng trong công nghiệp.


Nồi hơi ống lửa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất, chế biến thực phẩm

7. So sánh lò hơi ống lửa và lò hơi ống nước

Trong số các loại lò hơi hiện nay, lò hơi ống lửa và lò hơi ống nước là hai dòng thiết bị phổ biến. Sau đây là bảng so sánh hai loại lò hơi này để giúp doanh nghiệp dễ dàng nhận biết sự khác nhau cơ bản giữa chúng:

Tiêu chí	Lò hơi ống lửa	Lò hơi ống nước
Nguyên lý hoạt động	Dòng khí thải nóng di chuyển trong các đường ống và được bao bọc bởi nước	Dòng nước lưu chuyển qua các đường ống và được bao bọc bằng khí thải nóng
Phạm vi áp suất	Lên đến 20 bar	Lên đến 250 bar (hoặc cao hơn)
Diện tích lắp đặt	Chiếm nhiều diện tích hơn	Tiết kiệm diện tích lắp đặt
Xử lý biến đổi tải	Phản ứng chậm với sự thay đổi tải lớn	Dễ dàng thực hiện
Mức độ an toàn	Kích thước bao hơi lớn nên thiệt hại khi nổ lớn hơn	An toàn hơn do kích thước bao hơi nhỏ và khả năng thoát hơi nhanh hơn

Lò hơi ống lửa là một giải pháp nhiệt hiệu quả cho các doanh nghiệp có nhu cầu sản xuất hơi nước ở quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, để hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn, việc lựa chọn loại lò phù hợp cần dựa trên nhiều yếu tố như công suất, áp suất làm việc và điều kiện sản xuất thực tế. Kim Trường Phúc với hơn 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo và lắp đặt lò hơi công nghiệp – cam kết đồng hành cùng doanh nghiệp, mang đến những giải pháp tối ưu, bền vững và đáp ứng đúng nhu cầu vận hành. Hãy liên hệ ngay với Kim Trường Phúc để được hỗ trợ chi tiết!