NÂNG CẤP LÒ HƠI GHI TĨNH

Nội dung bài viết

Lò hơi ghi tĩnh là giải pháp gia nhiệt truyền thống phổ biến tại các nhà máy chế biến gỗ, thực phẩm, dệt nhuộm và chế biến nông sản. Tuy nhiên, sau thời gian dài vận hành, các hệ thống này thường suy giảm hiệu suất, tiêu hao nhiên liệu cao và phát thải vượt chuẩn. Việc nâng cấp lò hơi ghi tĩnh là bước đi tất yếu để tăng hiệu suất nhiệt, giảm chi phí vận hành và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.

1. Giới thiệu về lò hơi ghi tĩnh và nhu cầu nâng cấp

Lò hơi ghi tĩnh là loại lò hơi sử dụng buồng đốt cố định dạng mặt phẳng hoặc bậc thang, được thiết kế để đốt nhiên liệu rắn như củi, than, mùn cưa ép, trấu hoặc dăm gỗ. Dòng khí đối lưu di chuyển từ dưới lên trên, qua lớp nhiên liệu đang cháy, truyền nhiệt cho nồi hơi thông qua bề mặt truyền nhiệt bằng gang hoặc thép chịu nhiệt.

1.1 Đặc điểm cấu tạo cơ bản

Một hệ thống lò hơi ghi tĩnh điển hình bao gồm:

Buồng đốt có kết cấu ghi tĩnh: bằng gang xám hoặc thép đúc, chiều dài từ 1.2–3.5 m, tải trọng chịu nhiệt từ 600–1200 kg/m²
Vách lò bằng gạch chịu nhiệt (65–75% Al₂O₃) hoặc bê tông chịu lửa đúc sẵn, nhiệt độ làm việc 900–1150°C
Hệ thống cấp gió sơ cấp và thứ cấp: gió cưỡng bức từ quạt ly tâm áp cao (pressure head ≥ 1200 Pa)
Bộ phân ly tro xỉ, cyclon và ống khói thoát khí
Nồi hơi: thường dạng ống lửa, công suất phổ biến 2–10 tấn/h, áp suất thiết kế 6–10 bar

1.2 Các thông số kỹ thuật tiêu biểu

Thông số	Giá trị điển hình
Công suất hơi	3–10 tấn/h
Áp suất hơi	6–10 bar
Hiệu suất nhiệt ban đầu	58–68%
Nhiệt độ khí thải	230–300°C
Tỉ lệ CO/CO₂ trong khí thải	CO: 200–800 ppm; CO₂: 8–12%
Hàm lượng bụi	450–850 mg/Nm³ (trước xử lý)
Tỉ lệ cháy không hoàn toàn	5–12%

Sau 3–5 năm vận hành, hệ số truyền nhiệt của buồng đốt và bề mặt sinh hơi giảm 10–25%, gây mất nhiệt và tăng tiêu hao nhiên liệu. Do đó, cải tiến buồng đốt, nâng cấp vật liệu chịu nhiệt và tối ưu luồng khí đối lưu trở thành các giải pháp kỹ thuật cần thiết.

2. Lợi ích khi nâng cấp lò hơi ghi tĩnh

2.1 Tăng hiệu suất nhiệt từ 62% lên đến 78%

Việc nâng cấp lò hơi ghi tĩnh với các giải pháp đồng bộ giúp giảm thất thoát nhiệt qua vách lò, giảm lượng khí chưa cháy và tận dụng triệt để năng lượng từ nhiên liệu.

Bọc lại toàn bộ lớp vật liệu chịu nhiệt bằng gạch SK38 – SK40 (70–80% Al₂O₃), độ bền nhiệt ≥ 1400°C
Chuyển đổi ghi tĩnh dạng lưới sang dạng bậc thang: tối ưu diện tích tiếp xúc và luồng gió xuyên qua
Tăng tỷ lệ gió thứ cấp: từ 8% lên 15–18% tổng lưu lượng gió để hoàn tất quá trình cháy

2.2 Giảm tiêu hao nhiên liệu từ 10–18%

Kết quả đo thực tế tại các nhà máy sau khi nâng cấp:

Suất tiêu hao trấu ép: giảm từ 1.95 kg/kg hơi → 1.65 kg/kg hơi
Tiêu hao củi: từ 1.85 kg/kg hơi → 1.58 kg/kg hơi
Giảm lượng tro xỉ đến 30%, giảm chi phí xử lý

2.3 Cải thiện chất lượng khí thải

Với tối ưu luồng khí đối lưu, kết hợp bộ lọc cyclon hoặc venturi – wet scrubber:

Hàm lượng CO trong khí thải: giảm xuống <200 ppm
Bụi sau xử lý: dưới 100 mg/Nm³
Nhiệt độ khí thải: giảm về mức 180–200°C (giảm mất nhiệt khói)

2.4 Tăng tuổi thọ thiết bị và an toàn vận hành

Vật liệu chịu nhiệt mới có độ bền ≥ 8–10 năm
Ghi lò bằng thép hợp kim (Cr-Mo hoặc Inconel): chịu sốc nhiệt và ăn mòn tốt hơn
Tăng cường độ kín khít của vách lò → giảm rò rỉ gió nguội, chống nứt vỡ gạch lò

3. Các hạng mục nâng cấp kỹ thuật theo nhóm hệ thống

3.1 Cải tiến buồng đốt – furnace chamber enhancement

Buồng đốt là trung tâm của toàn bộ hệ thống lò hơi, nơi diễn ra quá trình cháy nhiên liệu và trao đổi nhiệt chính. Các cải tiến cần tập trung vào:

Thay đổi hình học buồng đốt: thiết kế dạng vòm hoặc buồng xoáy (cyclone furnace) để tăng lưu giữ khí cháy và trộn đều oxy
Tăng chiều dài buồng đốt: từ 1.2 m → 1.6–1.8 m để kéo dài thời gian lưu khí nóng
Lắp bộ phân phối gió thứ cấp đa điểm: kiểm soát vùng cháy hoàn toàn

3.2 Nâng cấp vật liệu chịu nhiệt – refractory lining upgrade

Loại bỏ lớp vật liệu cũ bị nứt, xốp, bong tróc
Ứng dụng vật liệu mới: gạch chịu lửa dạng khối (mullite bricks, corundum bricks), hoặc vật liệu đúc monolithic castable
Kiểm tra độ dẫn nhiệt và chịu sốc nhiệt (thermal conductivity ≤ 1.1 W/m.K tại 1000°C, sốc nhiệt ≥ 20 lần không nứt)

3.3 Tối ưu luồng khí đối lưu – convective airflow optimization

Tối ưu hóa dòng khí đối lưu trong lò hơi ghi tĩnh giúp cải thiện khả năng cháy hoàn toàn, giảm khí chưa cháy, tăng truyền nhiệt và cân bằng nhiệt độ vùng buồng đốt.

Giải pháp kỹ thuật:

Tính toán lại tỷ lệ phân bố gió sơ cấp và thứ cấp (primary/secondary air ratio): lý tưởng là 85–90% sơ cấp, 10–15% thứ cấp.
Lắp đặt ống dẫn gió thứ cấp theo dạng hướng tâm hoặc xoắn, đường kính ϕ65–ϕ80 mm, cấp tại vị trí cách ghi 500–700 mm
Bổ sung ống dẫn khí hồi nhiệt (hot gas recirculation) để tăng nhiệt sơ cấp ban đầu và cải thiện điều kiện đốt các nhiên liệu ẩm (W > 20%)
Gắn cảm biến đo vận tốc gió online tại đầu cấp và cuối đường khói: đảm bảo lưu lượng ≥ 3.5 m/s và không dao động quá ±0.5 m/s

Hiệu quả đạt được:

Tăng chỉ số đốt cháy hoàn toàn (Excess Air Ratio) từ 1.25 → 1.05–1.10
Nhiệt độ vùng cháy ổn định 850–950°C, giảm điểm nóng cục bộ
Giảm thiểu tạo muội than, tăng tuổi thọ đường ống lửa, bề mặt truyền nhiệt

4. Dấu hiệu cho thấy cần nâng cấp lò hơi ghi tĩnh

Khi hệ thống lò hơi ghi tĩnh có các biểu hiện sau, cần tiến hành khảo sát nâng cấp càng sớm càng tốt để tránh sụt hiệu suất hoặc rủi ro an toàn:

4.1 Khói đen và mùi khét khi đốt

Nguyên nhân: khí đối lưu thiếu, vùng cháy không hoàn toàn
Giải pháp: bổ sung gió thứ cấp, thay đổi kết cấu đầu đốt, điều chỉnh van gió cưỡng bức

4.2 Tăng tiêu hao nhiên liệu không rõ nguyên nhân

Biểu hiện: suất tiêu hao tăng 10–20% dù cùng loại nhiên liệu
Kiểm tra: lớp cách nhiệt, ghi bị cong võng, tắc dòng khí đối lưu, lượng tro nhiều

4.3 Tro xỉ ướt, có vệt cháy dở

Lý do: phân bố khí đốt không đều, nhiệt độ buồng đốt thấp <800°C
Xử lý: điều chỉnh gió, thay đổi bố trí ghi hoặc nâng cấp đầu vào nhiên liệu

4.4 Nhiệt độ khí thải cao bất thường (>270°C)

Tổn thất do: bề mặt truyền nhiệt bị cáu cặn, cháy chưa hết nhiên liệu
Hướng nâng cấp: tăng diện tích trao đổi nhiệt, nâng cấp ống lửa, làm sạch định kỳ

5. Các thương hiệu lò hơi ghi tĩnh nổi bật trên thế giới

Tùy theo công suất, loại nhiên liệu và ngân sách, doanh nghiệp có thể lựa chọn giải pháp nâng cấp lò hơi ghi tĩnh theo thiết kế và phụ kiện từ các thương hiệu uy tín quốc tế:

5.1 Phân khúc cao cấp – BOSCH Thermotechnology (Đức)

Cung cấp giải pháp lò hơi ống lửa dạng 3 pass, hiệu suất đến 93% khi tích hợp economizer
Vật liệu ghi Inconel chống oxy hóa, tuổi thọ lên đến 10 năm
Điều khiển tự động hóa tích hợp SCADA, hỗ trợ giám sát khí thải NOx, SOx online

5.2 Phân khúc trung cấp – HURST Boiler (Hoa Kỳ)

Hệ thống lò hơi ghi cố định dạng mô-đun, dễ nâng cấp và mở rộng
Thiết kế buồng đốt vòm, hỗ trợ nhiên liệu trấu ép, vỏ cà phê, dăm gỗ
Có sẵn hệ thống cấp gió và cyclon lọc bụi kèm theo

5.3 Phân khúc phổ thông – GETABEC (Thái Lan – Đức)

Phù hợp nhà máy nhỏ, công suất dưới 6 tấn/h
Vách lò bằng thép tổ ong, chống rạn nứt do sốc nhiệt
Tích hợp thiết bị đo lưu lượng gió – khí và kiểm soát thủ công hoặc PLC mini

6. Tại sao chọn ETEK để nâng cấp lò hơi ghi tĩnh

6.1 Khả năng triển khai dự án tại Đông Nam Á và châu Phi

ETEK không chỉ phục vụ trong nước mà còn có năng lực cung cấp giải pháp nâng cấp lò hơi ghi tĩnh cho các dự án tại Đông Nam Á, châu Phi và Trung Đông.

Thiết kế theo yêu cầu thực tế: khảo sát 3D layout, mô phỏng dòng khí bằng CFD
Gia công ghi tĩnh, buồng đốt, đầu đốt bằng thép hợp kim chính xác
Cung cấp vật liệu chịu nhiệt tiêu chuẩn ASTM, DIN, JIS
Lắp đặt trọn gói, đào tạo vận hành và giám sát hiệu quả sau nâng cấp

6.2 Dịch vụ kỹ thuật chuyên sâu – bảo trì 24/7

ETEK có đội ngũ kỹ sư nhiệt chuyên trách các hệ thống lò hơi trên 10 năm kinh nghiệm:

Đo đạc trực tiếp hiệu suất đốt bằng thiết bị Testo, phân tích khí CO, CO₂, NOx
Lập báo cáo cân bằng nhiệt – khối lượng, đánh giá chỉ số mất nhiệt qua vách, ghi và khói
Gói giám sát định kỳ 3–6 tháng, cảnh báo sớm tình trạng vật liệu chịu nhiệt

6.3 Linh kiện thay thế sẵn kho – bảo hành 12 tháng

Ghi đúc hợp kim Cr20-Ni80, chịu nhiệt ≥ 1150°C
Gạch chịu nhiệt SK-36, SK-38, SK-40 và vật liệu đúc Monolithic
Bộ quạt cấp gió – hút khói, động cơ ABB hoặc Siemens
Hệ thống điều khiển áp suất, nhiệt độ, báo động cháy bằng PLC

7. Kết luận: Nâng cấp lò hơi ghi tĩnh – Bắt buộc để tiết kiệm và phát triển bền vững

Lò hơi ghi tĩnh tuy là thiết bị truyền thống, nhưng nếu được nâng cấp đúng kỹ thuật, hoàn toàn có thể đạt hiệu suất tương đương với các hệ thống hiện đại hơn. Trong bối cảnh giá nhiên liệu tăng cao, các quy chuẩn môi trường ngày càng siết chặt và nhu cầu tự động hóa vận hành tăng mạnh, thì đầu tư nâng cấp trở nên cần thiết và có hoàn vốn nhanh.

Lợi ích tổng hợp từ việc nâng cấp lò hơi ghi tĩnh:

Tăng hiệu suất đốt lên đến 75–78% (từ mức ban đầu chỉ 58–65%)
Giảm tiêu hao nhiên liệu từ 12–18%, tiết kiệm 200–500 triệu đồng/năm đối với nhà máy 5 tấn/h
Hạn chế phát thải khí CO, bụi và khí nóng → đáp ứng QCVN 19:2009/BTNMT, giảm nguy cơ bị phạt vi phạm môi trường
Kéo dài tuổi thọ buồng đốt thêm 5–8 năm, giảm chi phí bảo trì định kỳ
Tăng độ an toàn vận hành, đặc biệt khi dùng cho hệ thống vận hành 24/7 như sấy nông sản, thực phẩm

ETEK tự hào là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực nâng cấp, cải tiến hệ thống lò hơi ghi tĩnh với hơn 15 năm kinh nghiệm thực hiện thành công cho các nhà máy ở Việt Nam và các khu vực như Đông Nam Á, Trung Đông và châu Phi. Đội ngũ kỹ sư của ETEK không chỉ đơn thuần nâng cấp phần cứng mà còn tái cấu trúc toàn bộ quy trình vận hành và kiểm soát hiệu suất, giúp khách hàng đạt hiệu quả kinh tế bền vững.

Sản phẩm và dịch vụ liên quan: