LÒ HƠI GHI XÍCH
Lò hơi ghi xích là giải pháp đốt nhiên liệu rắn hiệu quả cao, phù hợp cho các nhà máy công nghiệp cần nguồn hơi ổn định và dễ vận hành. Với cơ chế hệ thống cấp liệu than liên tục, ghi lò chuyển động linh hoạt và buồng đốt công nghiệp tối ưu, công nghệ này giúp tiết kiệm chi phí nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Trong ngành năng lượng và công nghiệp hiện nay, lò hơi ghi xích giữ vai trò trọng yếu trong việc cung cấp hơi nước bão hòa hoặc quá nhiệt cho quá trình sản xuất liên tục.
Loại lò này được thiết kế để đốt nhiên liệu rắn dạng hạt hoặc cục nhỏ như than cám, mùn cưa, trấu ép, vỏ cà phê, vỏ hạt điều, với khả năng tự điều chỉnh tốc độ ghi và lượng cấp gió theo tải hơi thực tế.
Với ghi lò chuyển động dạng xích thép chịu nhiệt, quá trình cháy diễn ra tuần tự từ vùng sấy – cháy – than kiệt – xả tro, giúp nhiên liệu được đốt triệt để. Hệ thống cấp liệu than cơ khí định lượng chính xác nhờ vít tải hoặc băng tải từ phễu chứa đến buồng đốt, giảm tổn thất và duy trì công suất ổn định.
Hiệu suất nhiệt của lò hơi ghi xích hiện đại có thể đạt 78–85%, cao hơn 10–15% so với lò thủ công nhờ cơ chế cháy cưỡng bức và điều khiển phân vùng gió cấp dưới ghi.
Nhiệt độ buồng đốt đạt từ 850–1.000°C, đảm bảo quá trình oxi hóa hoàn toàn, hạn chế khói đen và tro bay.
Đặc điểm công nghệ của lò hơi ghi xích
Lò hơi ghi xích hoạt động dựa trên cơ chế cấp nhiên liệu liên tục, trong đó ghi lò chuyển động mang lớp than đang cháy di chuyển từ đầu vào đến đầu ra, tro xỉ tự rơi vào hố tro.
Hệ thống gió cưỡng bức (FD fan) và gió hút (ID fan) phối hợp điều chỉnh áp suất buồng đốt, đảm bảo lượng oxy dư trong khí thải 4–6%, giúp tối ưu quá trình cháy và tiết kiệm nhiên liệu.
Nhờ ứng dụng PLC hoặc DCS, toàn bộ hệ thống cấp liệu than, quạt gió, bơm nước cấp và băng xích được điều khiển đồng bộ, cho phép vận hành tự động 24/7.
Tỷ lệ sai số nhiệt độ buồng đốt duy trì ở mức ±5°C, áp suất hơi ra ổn định ±0,1 bar, giúp duy trì chất lượng hơi cấp cho thiết bị sản xuất.
Ứng dụng rộng rãi của lò hơi ghi xích trong công nghiệp
Lò hơi ghi xích được sử dụng phổ biến trong:
- Nhà máy thực phẩm, đồ uống: cung cấp hơi cho tiệt trùng, sấy, nấu.
- Ngành dệt – nhuộm – giặt là: cấp hơi ổn định, nhiệt độ điều khiển chính xác.
- Ngành gỗ, giấy, thức ăn chăn nuôi: đốt bằng sinh khối, giảm chi phí vận hành.
- Trung tâm nhiệt điện nhỏ hoặc khu công nghiệp: tận dụng nguồn than địa phương.
Lò hơi ghi xích không chỉ thay thế các hệ thống đốt than thủ công mà còn trở thành bước trung gian giữa công nghệ lò hơi tầng sôi và lò dầu nhiệt cao cấp, nhờ chi phí đầu tư hợp lý và vận hành ổn định.
Lợi thế so với các công nghệ khác
So với lò ghi tĩnh hoặc lò tầng sôi, lò hơi ghi xích có ưu điểm:
- Chi phí đầu tư thấp hơn 20–30%.
- Ít yêu cầu kỹ năng vận hành cao.
- Dễ thích nghi với nhiều loại nhiên liệu rắn khác nhau.
- Dễ bảo trì, thay thế ghi lò, linh kiện tiêu chuẩn sẵn có.
Với cấu hình ghi chuyển động tuần hoàn, hệ thống cấp liệu than liên tục và buồng đốt công nghiệp đa vùng, lò hơi ghi xích trở thành lựa chọn tối ưu cho doanh nghiệp muốn nâng cấp hệ thống hơi trung bình – lớn từ 2 T/h đến 35 T/h.
Hiệu quả năng lượng và môi trường
Lò hơi ghi xích hiện đại trang bị bộ economizer, air preheater và bộ lọc bụi đa cấp, giúp tận dụng nhiệt khí thải, nâng hiệu suất lên 85–88%, đồng thời giảm phát thải CO, NOx, SO₂ và bụi mịn PM2.5.
Hệ thống điều chỉnh gió phân vùng kết hợp cảm biến oxy online giúp giảm tiêu hao than 5–8% so với điều khiển thủ công.
Các nhà máy sử dụng buồng đốt công nghiệp kiểu ghi xích thường ghi nhận mức tiết kiệm năng lượng trung bình 1,5–2,5 GJ/tấn hơi, tương đương giảm 150–250 kg CO₂ mỗi tấn sản phẩm.
Điều này cho thấy, việc đầu tư lò hơi ghi xích không chỉ mang lại hiệu quả sản xuất mà còn đáp ứng tiêu chuẩn môi trường ISO 14001 và yêu cầu ESG của nhiều tập đoàn toàn cầu.
Xu hướng phát triển công nghệ lò hơi ghi xích hiện nay
Từ năm 2020 trở lại đây, các nhà sản xuất đã áp dụng công nghệ điều khiển thông minh cho hệ thống cấp liệu than và ghi lò chuyển động, giúp giảm hao hụt nhiệt trong quá trình khởi động và dừng máy.
Một số dòng mới trang bị hệ thống giám sát camera hồng ngoại, cảm biến áp suất âm và bộ điều chỉnh tự động tốc độ xích ghi, đảm bảo buồng đốt công nghiệp luôn hoạt động ở vùng hiệu suất tối ưu.
Tại Việt Nam, các nhà máy dệt, thực phẩm và vật liệu xây dựng chuyển đổi sang lò hơi ghi xích nhằm thay thế lò dầu hoặc lò đốt thủ công, giảm chi phí hơi xuống dưới 900–1.100 đồng/kg hơi, thấp hơn 20–25% so với đốt dầu FO hoặc LPG.
Vai trò của ETEK trong chuyển đổi công nghệ
ETEK hiện là đơn vị tiên phong cung cấp lò hơi ghi xích và hệ thống phụ trợ đồng bộ: hệ thống cấp liệu than tự động, bộ cấp gió – hút thông minh, hệ thống xử lý khí thải, cùng dịch vụ thiết kế, lắp đặt và vận hành tối ưu.
Giải pháp này hướng đến mô hình “hiệu suất cao – tiêu hao thấp – vận hành ổn định”, phù hợp với doanh nghiệp muốn đạt chứng nhận năng lượng xanh và phát thải thấp.
ETEK không chỉ cung cấp thiết bị mà còn triển khai toàn bộ quy trình kỹ thuật, từ tính toán nhiệt động học, lựa chọn vật liệu chịu nhiệt, đến hiệu chuẩn hệ thống điều khiển, giúp lò vận hành bền bỉ, an toàn và đạt hiệu suất tối đa trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
2.1 Cấu tạo tổng thể của lò hơi ghi xích
Một lò hơi ghi xích hoàn chỉnh gồm 7 cụm chính: (1) thân lò – (2) ghi lò chuyển động – (3) hệ thống cấp liệu than – (4) buồng đốt công nghiệp – (5) bộ trao đổi nhiệt – (6) hệ thống xử lý khí thải – (7) hệ thống điều khiển và an toàn.
Thân lò được chế tạo từ thép chịu nhiệt Q245R hoặc 16MnDR, độ dày thành ống ≥ 8 mm, chịu áp suất vận hành 10–25 bar, nhiệt độ hơi bão hòa 180–230°C hoặc quá nhiệt đến 380°C.
Bên trong bố trí dàn ống nước lên – xuống (water wall) được hàn bằng máy tự động SAW, độ kín mối hàn thử áp lực 1,5 lần áp suất làm việc.
Kết cấu ghi sử dụng thép hợp kim Cr-Mn hoặc gang chịu nhiệt có giới hạn nhiệt độ 1.050°C, tải trọng chịu nhiệt tĩnh 1.200 N/cm². Các thanh ghi được lắp khớp bản lề, liên kết bằng mắt xích, đảm bảo chuyển động tuần hoàn ổn định.
2.2 Nguyên lý hoạt động của lò hơi ghi xích
Nguyên lý cơ bản của lò hơi ghi xích dựa trên quá trình đốt liên tục và di chuyển tuần hoàn của lớp nhiên liệu trên ghi lò chuyển động.
Hệ thống cấp liệu than tự động đẩy nhiên liệu xuống đầu ghi. Khi ghi xích di chuyển, lớp nhiên liệu đi qua 4 vùng:
- Vùng sấy khô (200–400°C)
- Vùng bốc cháy (600–800°C)
- Vùng cháy hoàn toàn (850–1.000°C)
- Vùng tro xỉ (500°C trở xuống)
Không khí cấp dưới ghi được chia thành 3–5 vùng độc lập, mỗi vùng có quạt gió và cửa gió điều chỉnh riêng biệt. Lượng gió cấp theo tỷ lệ stoichiometric 1,3–1,5 lần lượng oxy lý thuyết, đảm bảo cháy kiệt.
Khí cháy nóng đi qua buồng đốt công nghiệp lên vùng đối lưu, truyền nhiệt cho dàn ống sinh hơi và bộ quá nhiệt, sau đó qua bộ hâm nước (economizer) và bộ sấy gió (air preheater) để tận dụng nhiệt thừa.
Tro xỉ sau khi cháy rơi xuống hố tro, được băng tải xả tro hoặc vít tải đưa ra ngoài, đảm bảo quá trình liên tục mà không cần dừng lò.
2.3 Hệ thống cấp liệu than tự động
Trong hệ thống cấp liệu than, nhiên liệu được định lượng bằng vít tải định lượng hoặc băng tải cao su có cảm biến trọng lượng (load cell).
Cảm biến đo lưu lượng có sai số ±1%, cho phép tự động điều chỉnh tốc độ cấp theo tải hơi thực tế.
Phễu chứa than trung gian có dung tích 1,5–3 m³, được chế tạo bằng thép CT3 dày 5–6 mm, có cơ cấu chống tắc dạng rung điện từ.
Toàn bộ hệ thống cấp liệu được đồng bộ với tốc độ ghi lò chuyển động, nhờ đó lớp nhiên liệu trên ghi luôn duy trì chiều dày 100–150 mm – yếu tố then chốt đảm bảo hiệu suất cháy.
Đối với lò hơi đốt sinh khối, hệ thống cấp liệu than được thay bằng hệ thống cấp liệu biomass có trục vít đôi chống kẹt, cấp liệu dạng nạp cưỡng bức, giúp kiểm soát độ ẩm nhiên liệu 10–20%.
2.4 Ghi lò chuyển động và điều khiển tốc độ
Ghi lò chuyển động là trái tim của toàn bộ lò hơi ghi xích. Kết cấu dạng xích thép có bản ghi ghép nối liên tục bằng bulong chống trượt, truyền động bằng bánh răng – xích kéo qua hộp giảm tốc.
Tốc độ di chuyển ghi điều chỉnh 0,5–3 m/phút, thông qua biến tần VFD để phù hợp với từng loại nhiên liệu và tải vận hành.
Bộ truyền động thường là motor 1,5–3,7 kW, tỉ số truyền hộp giảm tốc 1:60 – 1:120, tuổi thọ bạc đạn 10.000–15.000 giờ.
Hệ thống có cảm biến hành trình giới hạn đầu – cuối, tự dừng khi có hiện tượng kẹt hoặc quá nhiệt >1.050°C.
Nhờ điều chỉnh tốc độ ghi chính xác, nhiên liệu được cháy đều, tro rơi xuống hố tro đạt hàm lượng than chưa cháy < 5%, đảm bảo hiệu suất cao.
2.5 Buồng đốt công nghiệp và phân vùng gió
Buồng đốt công nghiệp trong lò hơi ghi xích được thiết kế dạng buồng lửa hở bán kín, vỏ ngoài thép chịu áp, bên trong cách nhiệt bằng gạch chịu lửa Al₂O₃ ≥ 45%, độ dày lớp lót 230–250 mm.
Cấu trúc này giúp giữ nhiệt độ vùng cháy ổn định 900–1.000°C, tránh thất thoát ra ngoài.
Không khí cấp được chia làm 3 nhóm:
- Gió sơ cấp (Primary air): cấp từ dưới ghi, lưu lượng 70–80% tổng gió.
- Gió thứ cấp (Secondary air): cấp phía trên lớp cháy, tạo xoáy đốt cháy CO còn lại.
- Gió bổ sung (Over fire air): cấp trên cao, hoàn thiện quá trình oxi hóa, giảm NOx.
Các quạt gió cưỡng bức (FD fan) và quạt hút (ID fan) có công suất 7,5–22 kW, lưu lượng 10.000–40.000 m³/h, cột áp 2–3 kPa, điều khiển bằng biến tần để ổn định áp suất buồng đốt ±50 Pa.
Nhờ phân vùng gió tối ưu, tỷ lệ CO trong khí thải < 0,05%, nồng độ NOx < 300 mg/Nm³, đáp ứng QCVN 19:2009/BTNMT về khí thải công nghiệp.
2.6 Bộ sinh hơi và trao đổi nhiệt
Phần sinh hơi của lò hơi ghi xích gồm 3 vùng: vùng bức xạ, vùng đối lưu, và vùng tận nhiệt.
- Ống sinh hơi bố trí quanh buồng đốt công nghiệp, đường kính 51–63,5 mm, vật liệu thép 20G hoặc SA210-A1, hệ số truyền nhiệt 35–45 W/m²K.
- Bộ quá nhiệt đặt trên đường khói nóng, nhiệt độ hơi ra đạt 350–400°C, giới hạn áp suất 20–25 bar.
- Bộ hâm nước (economizer) làm bằng thép 20#, giảm nhiệt khói từ 350°C xuống 150°C, nâng nhiệt nước cấp từ 80°C lên 120°C.
- Bộ sấy gió (air preheater) thu hồi thêm 5–7% nhiệt, nâng hiệu suất lò thêm 3–4%.
Tổng hiệu suất trao đổi nhiệt đạt η ≥ 85%, tổn thất khói ra ≤ 12%, tro bay ≤ 0,2%.
2.7 Hệ thống xả tro và xử lý bụi
Tro rơi xuống hố tro được xả ra ngoài bằng băng tải xích hoặc vít tải tro có tốc độ 1,2–1,5 m/phút, dẫn đến xe chứa hoặc silo tro kín.
Phần tro bay được thu hồi qua cyclone kép và lọc túi vải (bag filter) có hiệu suất lọc 98–99,5%, bụi đầu ra ≤ 50 mg/Nm³.
Một số lò công suất ≥ 15 T/h trang bị thêm lọc tĩnh điện ESP, hiệu suất ≥ 99,9%, bụi đầu ra chỉ còn 20 mg/Nm³.
Hệ thống này vừa bảo vệ môi trường vừa giúp tận thu tro bay làm phụ gia xi măng hoặc gạch không nung.
2.8 Hệ thống điều khiển và an toàn vận hành
Tất cả lò hơi ghi xích hiện đại đều được điều khiển bằng PLC Siemens S7-1200 hoặc Mitsubishi Q-series, giao diện HMI cảm ứng 10–12 inch.
Các cảm biến gồm:
- Cảm biến nhiệt độ buồng đốt (TC-K, TC-S).
- Cảm biến áp suất hơi (4–20 mA).
- Cảm biến lưu lượng gió (pitot tube).
- Cảm biến O₂ online (zirconia).
- Cảm biến mực nước liên tục (conductivity type).
Chương trình PLC có 3 chế độ: manual, semi-auto, auto. Hệ thống tự động khởi động – dừng – xả tro – làm sạch theo chu kỳ.
Khi áp suất vượt giới hạn hoặc mực nước thấp, van xả an toàn và còi cảnh báo kích hoạt ngay, đảm bảo vận hành an toàn tuyệt đối.
2.9 Cấu hình đặc biệt cho nhiên liệu sinh khối
Khi dùng trấu, mùn cưa, viên nén gỗ thay than, lò hơi ghi xích cần điều chỉnh buồng đốt công nghiệp với ghi khe hở nhỏ hơn (3–5 mm) để tránh lọt nhiên liệu.
Tốc độ ghi tăng 1,5–2 lần để tránh tích than chưa cháy, quạt gió tăng 10–15% lưu lượng để bù thiếu oxy do độ ẩm cao.
Nhiệt trị sinh khối 3.800–4.500 kcal/kg, vì vậy công suất hơi đạt 70–80% so với đốt than antraxit.
Ưu điểm là tro xỉ có thể dùng làm phân bón hoặc phụ gia bê tông nhẹ, giảm phát thải CO₂ tới 80% so với nhiên liệu hóa thạch.
2.10 Bố trí mặt bằng và không gian lắp đặt
Một lò hơi ghi xích công suất 10 T/h thường chiếm diện tích 200–250 m², chiều cao tổng thể 10–12 m.
Bố trí mặt bằng gồm: khu cấp liệu than, khu thân lò, hệ thống xả tro, buồng khói, bộ lọc bụi và ống khói cao 20–25 m.
Kho than đặt cách lò ít nhất 5 m, có mái che chống ẩm, kho tro xỉ tách biệt với khu điều khiển.
Đường ống hơi, nước, và khói bố trí theo sơ đồ vòng kín, giảm tổn thất áp suất, đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 7704:2007 về lắp đặt và vận hành lò hơi công nghiệp.
2.11 Hiệu suất vận hành và cân bằng nhiệt
Theo tính toán cân bằng nhiệt của lò hơi ghi xích công suất 10 T/h:
- Hiệu suất tổng η = 84–86%.
- Nhiệt hao tổn khói ra: 10–12%.
- Tổn thất tro xỉ: 2–3%.
- Tổn thất bức xạ: 2%.
Mức tiêu hao than cám 5A trung bình 150–160 kg/tấn hơi, hoặc sinh khối ép 200–220 kg/tấn hơi.
Nếu tích hợp economizer và air preheater, có thể giảm thêm 10–12 kg nhiên liệu/tấn hơi, tương đương tiết kiệm 7–8% năng lượng.
2.12 Bảo dưỡng và tuổi thọ thiết bị
Tuổi thọ thiết kế của thân lò và ống nước 15–20 năm; ghi lò và trục xích 5–7 năm.
Định kỳ 6 tháng phải vệ sinh dàn ống khói, 12 tháng kiểm định áp lực, thay thế vật liệu chịu nhiệt nứt vỡ.
Định kỳ hàng ngày kiểm tra độ mòn ghi (<1 mm/1000 h), tra mỡ ổ bi hộp giảm tốc, kiểm tra cảm biến O₂ và áp suất để duy trì hiệu suất ổn định.
Tóm lại, lò hơi ghi xích là hệ thống đốt liên tục, kết cấu chắc chắn, vận hành tự động nhờ ghi lò chuyển động, hệ thống cấp liệu than định lượng chính xác và buồng đốt công nghiệp phân vùng tối ưu.
Nhờ đó, lò đạt hiệu suất nhiệt cao, độ tin cậy lớn, thích hợp cho mọi ngành sử dụng hơi công nghiệp trung – đại quy mô.
3.1 Thông số kỹ thuật điển hình của lò hơi ghi xích
Lò hơi ghi xích được thiết kế theo dải công suất rất rộng, từ 2 tấn hơi/giờ đến 50 tấn hơi/giờ, với áp suất làm việc 6–25 bar.
Dưới đây là thông số kỹ thuật tham chiếu cho các mô hình phổ biến trong công nghiệp Việt Nam:
Hạng mục | Thông số tham chiếu | Ghi chú kỹ thuật |
Công suất sinh hơi danh định | 6 – 50 T/h | Áp suất 6–25 bar, nhiệt độ 180–380°C |
Loại nhiên liệu | Than cám 5A, 6A; biomass (trấu, mùn cưa, viên nén) | Kích thước hạt < 25 mm, độ ẩm < 20% |
Hiệu suất nhiệt | 82 – 88% | Có economizer & air-preheater |
Nhiệt độ buồng đốt công nghiệp | 850 – 1.050°C | Vùng cháy ổn định, sai số ±5°C |
Nhiệt độ khí thải ra ống khói | 140 – 180°C | Có bộ tận nhiệt |
Lượng O₂ dư trong khí thải | 4 – 6% | Cảm biến online đo liên tục |
Mức tiêu hao nhiên liệu than cám | 140 – 160 kg/tấn hơi | Tùy loại nhiên liệu |
Mức tiêu hao điện năng | 25 – 35 kWh/tấn hơi | Bao gồm quạt FD, ID, cấp liệu |
Nồng độ bụi sau lọc túi vải | ≤ 50 mg/Nm³ | Đáp ứng QCVN 19:2009/BTNMT |
Mức ồn vận hành | ≤ 80 dB | Cách âm vỏ quạt |
Tuổi thọ ghi lò chuyển động | 5 – 7 năm | Tùy cường độ vận hành |
Tỷ lệ tro xỉ chưa cháy (UBC) | < 5% | Đo theo ASTM D7582 |
Độ ẩm hơi ra | ≤ 0,5% | Hơi bão hòa hoặc quá nhiệt |
Tốc độ băng ghi | 0,5 – 3 m/phút | Điều khiển bằng biến tần |
Thời gian khởi động lò | 60 – 90 phút | Tùy công suất |
Độ kín khí buồng đốt | Kiểm định áp lực âm -50 đến -100 Pa | Đảm bảo cháy ổn định |
Tiêu chuẩn vật liệu | Ống thép SA210-A1, thân Q245R | Theo ASME Section I |
Cấp cách nhiệt vỏ lò | Bông gốm chịu nhiệt 1.260°C | Tổn thất bức xạ < 2% |
Những thông số này được sử dụng làm cơ sở tính toán cân bằng nhiệt, kiểm tra hiệu suất vận hành và đánh giá độ ổn định dài hạn của lò hơi ghi xích trong môi trường sản xuất khắt khe.
3.2 Hiệu suất vận hành và chỉ số OEE
Hiệu suất vận hành tổng thể (Overall Equipment Effectiveness – OEE) của lò hơi ghi xích hiện đại được đo lường qua ba chỉ tiêu chính: Khả dụng (Availability), Hiệu suất (Performance), Chất lượng hơi (Quality).
- Availability ≥ 92%: nhờ hệ thống bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance), motor và quạt gió có cảm biến rung – nhiệt tự cảnh báo, giúp ngừng cục bộ thay vì dừng toàn hệ thống.
- Performance ≥ 95%: do tích hợp biến tần VFD cho quạt gió và băng ghi, điều khiển PID duy trì nhiệt độ và áp suất ổn định ±1%.
- Quality ≥ 98%: hơi ra đạt tiêu chuẩn bão hòa, không lẫn nước, không dao động áp suất.
Như vậy, chỉ số OEE trung bình đạt ≥ 85%, tương đương chuẩn các nhà máy năng lượng châu Á – Thái Bình Dương.
Một lò hơi ghi xích 10 T/h vận hành 6.000 giờ/năm có thể cung cấp ~60.000 tấn hơi/năm với mức tiêu hao năng lượng thấp hơn 10–15% so với lò thủ công.
3.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn lò hơi ghi xích
Lò hơi ghi xích và toàn bộ hệ thống phụ trợ phải tuân thủ các tiêu chuẩn sau:
- ASME Section I – Power Boilers: tiêu chuẩn chế tạo, kiểm định thân lò và mối hàn.
- TCVN 7704:2007 – Lò hơi công nghiệp – Yêu cầu kỹ thuật an toàn.
- TCVN 6008:2010 – Thiết bị áp lực – Kiểm định kỹ thuật an toàn.
- ISO 16528-1:2007 – General requirements for boilers.
- ISO 50001:2018 – Hệ thống quản lý năng lượng.
- ISO 14001:2015 – Quản lý môi trường.
- CE – Conformité Européenne: tiêu chuẩn an toàn thiết bị xuất khẩu EU.
- EN 12952/12953 – Water-tube and shell boilers – safety design.
- QCVN 19:2009/BTNMT – Giới hạn khí thải công nghiệp (SO₂, NOx, bụi).
Ngoài ra, hệ thống điều khiển PLC phải đạt chuẩn IEC 61131-3, tủ điện đạt IP54, có relay chống quá áp, chống cạn nước, và công tắc an toàn cơ – điện – áp suất độc lập.
3.4 Tiêu chuẩn vi sinh, hóa lý và môi trường khí thải
Do lò hơi ghi xích đốt nhiên liệu rắn, yếu tố môi trường được kiểm soát rất chặt chẽ.
Các chỉ tiêu kỹ thuật khí thải sau xử lý bằng lọc túi vải hoặc lọc tĩnh điện như sau:
Thông số | Giới hạn cho phép (QCVN 19:2009/BTNMT) | Kết quả đạt được |
Bụi tổng | ≤ 100 mg/Nm³ | 30 – 50 mg/Nm³ |
CO | ≤ 1.000 mg/Nm³ | 300 – 500 mg/Nm³ |
SO₂ | ≤ 500 mg/Nm³ | 150 – 250 mg/Nm³ (đốt than) |
NOx | ≤ 300 mg/Nm³ | 200 – 280 mg/Nm³ |
Nhiệt độ khí thải ra ống khói | ≤ 200°C | 140 – 160°C |
O₂ dư trong khí thải | 4 – 6% | Đảm bảo cháy kiệt |
Màu khói | Theo Ringelmann ≤ cấp 1 | Đạt yêu cầu |
Khí thải được giám sát bằng sensor O₂ và CO₂ online, dữ liệu truyền về hệ thống SCADA để lưu trữ và cảnh báo tự động khi vượt ngưỡng.
Tổng hiệu suất xử lý bụi của hệ thống đạt ≥ 99%, đảm bảo nhà máy đạt chứng nhận “Cơ sở sản xuất xanh”.
3.5 Tiêu chuẩn năng lượng và hiệu quả sử dụng nhiên liệu
Theo ISO 50001:2018, mức tiêu thụ năng lượng đặc trưng của lò hơi ghi xích được tính bằng “suất tiêu hao nhiên liệu riêng” (Specific Fuel Consumption – SFC):
Giá trị chuẩn:
- Đốt than cám: 150 ± 10 kg/tấn hơi
- Đốt trấu: 220 ± 15 kg/tấn hơi
- Đốt mùn cưa/viên nén: 190 ± 10 kg/tấn hơi
Mỗi 1% giảm O₂ dư tương đương tăng hiệu suất 0,8–1%.
Do đó, khi lắp bộ phân tích khí O₂ online, doanh nghiệp tiết kiệm trung bình 5–7% nhiên liệu/năm, tương đương hàng trăm triệu đồng.
3.6 Tiêu chuẩn an toàn thiết bị và con người
Lò hơi là thiết bị áp lực cao, nên ngoài tiêu chuẩn chế tạo, yêu cầu kiểm định định kỳ 12 tháng/lần bởi cơ quan được Bộ Lao động – Thương binh & Xã hội cấp phép.
Các hạng mục kiểm định gồm:
- Thử kín bằng nước áp lực 1,25–1,5 lần áp suất làm việc.
- Kiểm tra siêu âm mối hàn (UT), từ tính (MT).
- Hiệu chuẩn van an toàn, đồng hồ áp suất, cảm biến mực nước.
- Kiểm tra hệ thống tiếp đất, cách điện tủ điện ≥ 2 MΩ.
Ngoài ra, hệ thống vận hành cần có:
- 02 van an toàn độc lập.
- 01 công tắc mức nước thấp (Low Water Cut-Off).
- 01 van xả nhanh (Blow-down valve).
- 01 hệ thống cảnh báo nhiệt độ buồng đốt >1.050°C.
Những tiêu chuẩn này giúp lò hơi ghi xích vận hành ổn định, tránh nổ lò, cháy ghi hoặc quá áp gây thiệt hại tài sản.
3.7 Tiêu chuẩn nước cấp và chất lượng hơi
Nước cấp cho lò hơi ghi xích phải qua hệ thống xử lý gồm: lọc cơ học, làm mềm, khử khí và RO.
Các chỉ tiêu theo TCVN 7704:2007 và ASME Guidelines 2017:
Thông số | Giới hạn cho phép |
pH | 8,5 – 9,5 |
Tổng độ cứng (CaCO₃) | ≤ 0,3 mg/l |
Silica (SiO₂) | ≤ 0,02 mg/l |
TDS | ≤ 700 mg/l |
Dầu, chất hữu cơ | Không phát hiện |
Khí hòa tan (O₂) | ≤ 0,007 mg/l |
Hàm lượng sắt | ≤ 0,1 mg/l |
Nếu không đạt, ống nước sẽ đóng cáu cặn CaSO₄, làm giảm hệ số truyền nhiệt, hiệu suất giảm 3–5%.
ETEK trang bị sẵn hệ thống xử lý nước tự động, giúp đảm bảo độ tinh khiết hơi cao, tuổi thọ ống tăng 30–40%.
3.8 Tiêu chuẩn thiết kế môi trường & năng lượng tái tạo
Trong xu thế giảm phát thải carbon, lò hơi ghi xích đang được cải tiến để đạt chứng chỉ ESG và Carbon Footprint Reduction.
Các tiêu chuẩn liên quan gồm:
- ISO 14064-1:2018 – Xác định và báo cáo khí nhà kính.
- UNFCCC CDM – Cơ chế phát triển sạch.
- TCVN 12614:2019 – Tiết kiệm năng lượng công nghiệp.
ETEK ứng dụng công nghệ thu hồi nhiệt thừa từ khí thải (heat recovery), giảm tiêu hao than 10–15 kg/tấn hơi, tương đương giảm phát thải 150–200 tấn CO₂/năm cho lò 10 T/h.
Đây là bước tiến quan trọng giúp doanh nghiệp đạt tiêu chí “nhà máy xanh” theo tiêu chuẩn ISO 50001.
3.9 Kiểm soát tiếng ồn và độ rung
Các quạt gió và hộp giảm tốc của ghi lò chuyển động gây rung động cơ học.
ETEK áp dụng giải pháp:
- Đệm chống rung cao su – silica.
- Tường cách âm composite dày 50 mm.
- Bọc tiêu âm quạt gió bằng tấm bông khoáng tỷ trọng 80 kg/m³.
Nhờ đó, mức ồn đo tại khoảng cách 1 m quanh lò ≤ 80 dB(A), đáp ứng QCVN 26:2010/BTNMT về tiếng ồn công nghiệp.
3.10 Thử nghiệm hiệu suất & hiệu chuẩn định kỳ
Mỗi lò hơi ghi xích khi bàn giao được thực hiện:
- Thử kín bằng nước áp lực 1,5 P làm việc.
- Thử tải từng bước 25–50–75–100% để xác định đường cong công suất.
- Đo hiệu suất thực tế theo phương pháp gián tiếp (Indirect Method) – tiêu chuẩn BS 845-1:1987.
Kết quả điển hình:
- Hiệu suất vận hành thực tế: 85,6%.
- Hao hụt khói: 10,3%.
- Tổn thất tro bay: 2,1%.
- Bức xạ, đối lưu: 1,5%.
Tổng tổn thất = 13,9% → hiệu suất thực tế 86,1%.
Sai số đo lường < ±0,5%, được kiểm chứng bởi tổ chức kiểm định độc lập (QUATEST 3 hoặc VICERT).
3.11 Tiêu chuẩn xuất xưởng và hồ sơ kỹ thuật
Khi xuất xưởng, lò hơi ghi xích phải có đầy đủ hồ sơ kỹ thuật:
- Chứng chỉ vật liệu (Material Certificate EN10204-3.1).
- Bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp đặt.
- Báo cáo thử kín, biên bản hàn, kiểm tra siêu âm.
- Chứng nhận kiểm định an toàn (Cục An toàn Lao động).
- Hướng dẫn vận hành, bảo trì, quy trình an toàn.
Tất cả lưu trữ dạng số hóa, dễ tra cứu và phục vụ bảo trì định kỳ.
3.12 Kết luận phần thông số & tiêu chuẩn
Như vậy, lò hơi ghi xích không chỉ đáp ứng yêu cầu vận hành ổn định, mà còn tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn quốc tế từ ASME, ISO, CE, TCVN đến QCVN.
Các thông số kỹ thuật chứng minh tính hiệu quả, an toàn và thân thiện môi trường của công nghệ này.
Khi được thiết kế và lắp đặt bởi ETEK, lò đạt hiệu suất trung bình 85–88%, tiêu hao nhiên liệu thấp, khí thải đạt chuẩn, tuổi thọ vượt 20 năm – phù hợp mọi mô hình sản xuất hiện đại.
4.1 Lợi ích kỹ thuật và vận hành của lò hơi ghi xích
Việc đầu tư lò hơi ghi xích trong nhà máy giúp cải thiện rõ rệt các chỉ số kỹ thuật so với lò thủ công hay lò tầng sôi cũ.
Hệ thống ghi có ghi lò chuyển động liên tục nên nhiên liệu được đốt triệt để, không tồn dư than chưa cháy. Tỷ lệ tro bay giảm 30–40%, hệ số sử dụng nhiệt tăng lên 85–88%.
Đặc biệt, hệ thống cấp liệu than định lượng chính xác giúp lớp nhiên liệu phân bố đồng đều trên bề mặt ghi, duy trì lớp cháy ổn định, tránh hiện tượng lệch tải giữa hai bên buồng đốt.
Cảm biến nhiệt – áp suất – O₂ điều khiển bằng PID tự động giúp nhiệt độ buồng đốt công nghiệp dao động chỉ ±5°C, áp suất hơi ổn định ±0,1 bar, đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt của các dây chuyền chế biến thực phẩm, hóa chất, dệt nhuộm.
Quy trình đốt theo tầng gió (primary, secondary, over fire) giúp CO trong khí thải < 0,05%, NOx < 300 mg/Nm³.
Tuổi thọ ghi đạt 30.000–40.000 giờ hoạt động, thời gian bảo trì định kỳ chỉ 1–2 ngày/năm.
Nhờ điều khiển tự động hóa, số nhân công trực tiếp giảm 50–60% so với lò cơ giới, tiết kiệm chi phí vận hành đáng kể.
4.2 Lợi ích tài chính và hiệu quả đầu tư
Tổng chi phí đầu tư một lò hơi ghi xích 10 T/h vào khoảng 4–5 tỷ VND, nhưng thời gian hoàn vốn trung bình chỉ 2–3 năm nhờ tiết kiệm nhiên liệu và nhân công.
Cụ thể:
- Mức tiêu hao nhiên liệu than giảm từ 180 xuống còn 150 kg/tấn hơi.
- Tiết kiệm nhiên liệu tương đương 15–20%.
- Nếu giá than trung bình 3.000 VND/kg, doanh nghiệp tiết kiệm ~450 triệu đồng/năm cho lò 10 T/h.
Ngoài ra, hệ thống cấp liệu than tự động giảm nhu cầu vận hành thủ công, tiết kiệm thêm 2–3 nhân công/ca (~25 triệu đồng/tháng).
Khi tích hợp buồng đốt công nghiệp đa tầng, lượng nhiệt tận dụng từ khí thải tăng, hiệu suất năng lượng toàn hệ thống tăng 5–7%.
Chi phí bảo trì thấp: vật liệu chịu nhiệt thay định kỳ 5 năm/lần, motor quạt và băng ghi bảo trì 6 tháng/lần.
Tổng chi phí vận hành bình quân chỉ 550–700 đồng/kg hơi, thấp hơn 30% so với đốt dầu FO (950–1.100 đồng/kg hơi).
4.3 Lợi ích môi trường và phát triển bền vững
Công nghệ lò hơi ghi xích hiện đại hướng đến mục tiêu “nhiệt hiệu cao – phát thải thấp”.
Nhờ buồng đốt kín, gió phân vùng và hệ thống ghi lò chuyển động, quá trình cháy hoàn toàn, giảm khí thải độc hại.
Lượng bụi sau lọc túi vải đạt dưới 50 mg/Nm³, CO < 0,05%, SO₂ < 250 mg/Nm³, NOx < 300 mg/Nm³ – đều thấp hơn giới hạn QCVN 19:2009/BTNMT.
Bộ economizer tận dụng nhiệt khí thải giảm 10–12% tiêu hao năng lượng.
Khi kết hợp hệ thống cấp liệu than tự động hóa với giám sát O₂ online, doanh nghiệp giảm trung bình 150–200 tấn CO₂ phát thải mỗi năm (cho lò 10 T/h).
Nếu sử dụng nhiên liệu sinh khối (trấu, mùn cưa, vỏ cà phê), lò hơi ghi xích trở thành thiết bị “carbon neutral”, không phát sinh phát thải ròng.
Tro xỉ có thể tái sử dụng làm phụ gia xi măng, vật liệu xây dựng hoặc phân bón, góp phần vào mô hình kinh tế tuần hoàn.
4.4 Lợi ích về độ tin cậy và an toàn
Nhờ thiết kế cơ khí chắc chắn và buồng đốt công nghiệp phân vùng, lò hơi ghi xích đạt độ ổn định vận hành cao, hạn chế tối đa sự cố nhiệt hoặc quá áp.
Các van an toàn, đồng hồ áp, cảm biến mức nước và hệ thống điều khiển PLC bảo vệ 3 cấp (mức nước, áp suất, nhiệt độ).
Trong trường hợp mất điện đột ngột, van an toàn và quạt hút vẫn hoạt động qua UPS, ngăn hiện tượng nổ áp.
Tỷ lệ sự cố trung bình dưới 0,3 lần/năm, thấp hơn 5 lần so với lò ghi tĩnh hoặc lò dầu truyền thống.
Tất cả lò hơi ghi xích của ETEK được kiểm định an toàn cấp Nhà nước (theo TCVN 6008:2010) và có hồ sơ vận hành – hướng dẫn an toàn đầy đủ.
4.5 Lợi ích khi chuyển đổi nhiên liệu
Đặc điểm nổi bật của lò hơi ghi xích là khả năng linh hoạt nhiên liệu: có thể chuyển đổi nhanh từ than cám sang sinh khối mà không cần thay toàn bộ kết cấu.
Chỉ cần thay đầu cấp nhiên liệu và điều chỉnh khe hở ghi, lò có thể đốt trấu, mùn cưa, vỏ cà phê.
Ví dụ:
- Khi đốt trấu (nhiệt trị 4.000 kcal/kg), hiệu suất đạt 80–82%.
- Khi đốt viên nén gỗ, hiệu suất đạt 84–86%.
- Lượng tro xỉ giảm 60%, khí thải trong hơn, màu khói theo thang Ringelmann ≤ cấp 1.
Khả năng này giúp doanh nghiệp thích ứng với biến động giá nhiên liệu và tận dụng nguồn biomass địa phương, giảm chi phí vận hành 15–25%.
4.6 Ứng dụng trong các ngành công nghiệp
Lò hơi ghi xích là giải pháp nhiệt trung tâm cho hơn 20 lĩnh vực sản xuất khác nhau.
Một số ngành tiêu biểu:
Ngành thực phẩm – đồ uống:
Cung cấp hơi cho quá trình nấu, tiệt trùng, thanh trùng, sấy.
Hơi ra cần ổn định nhiệt độ 170–180°C, áp suất 6–10 bar, không dao động, tránh ảnh hưởng chất lượng sản phẩm.
Ngành dệt – nhuộm – giặt ủi:
Sử dụng lò hơi ghi xích để gia nhiệt cho máy nhuộm và lô sấy vải.
Nhiệt độ ổn định ±3°C, độ ẩm hơi thấp < 0,5%, giúp màu nhuộm đều, không loang.
Ngành gỗ – giấy – bao bì:
Dùng hơi cho sấy veneer, hấp gỗ, sấy giấy, hoặc cấp nhiệt cho máy ép nóng.
Đặc biệt, có thể đốt mùn cưa và vỏ bào tái chế, tiết kiệm nhiên liệu đến 40%.
Ngành hóa chất – cao su – nhựa:
Cần hơi quá nhiệt 350–400°C cho phản ứng hóa học, sấy khuôn, hoặc gia nhiệt dầu truyền.
Lò có buồng đốt công nghiệp chịu nhiệt cao, giúp vận hành liên tục 24/7.
Ngành vật liệu xây dựng:
Cung cấp hơi cho sấy gạch, xi măng, bê tông nhẹ.
Hơi bão hòa 8–12 bar được đưa vào buồng hấp autoclave, đảm bảo độ cứng sản phẩm.
Ngành điện – năng lượng sinh khối:
Kết hợp tua-bin hơi công suất 500–2.000 kW, tạo ra điện năng tận dụng cho nhà máy.
Giúp giảm chi phí điện và tận dụng triệt để nhiệt lượng sinh ra.
4.7 Lợi ích về tự động hóa và quản lý dữ liệu
Lò hơi ghi xích thế hệ mới của ETEK được trang bị hệ thống SCADA – IoT giám sát từ xa, kết nối dữ liệu qua Internet, giúp quản lý toàn bộ thông số: áp suất, nhiệt độ, O₂, tốc độ ghi, mức nước, tình trạng quạt.
Dữ liệu được lưu trữ liên tục, cho phép phân tích xu hướng, dự đoán hao mòn thiết bị, lên kế hoạch bảo trì định kỳ chính xác.
Nhờ đó, doanh nghiệp giảm 40% nguy cơ dừng lò ngoài kế hoạch, tăng hiệu suất sử dụng hơi trung bình thêm 5–7%.
Các báo cáo vận hành tự động gửi email hàng ngày, giúp ban quản lý theo dõi tiêu thụ nhiên liệu và phát thải CO₂ theo thời gian thực.
4.8 Giá trị kinh tế và cạnh tranh doanh nghiệp
Đầu tư lò hơi ghi xích giúp doanh nghiệp đạt lợi thế chi phí và chất lượng đồng thời.
Chi phí hơi sản xuất trung bình giảm 25–35% so với lò dầu, tăng biên lợi nhuận đáng kể.
Nhờ hiệu suất cao và khả năng tự động hóa, chỉ số OEE của hệ thống hơi đạt 85–90%, tương đương chuẩn quốc tế.
Ngoài ra, khi đạt chứng nhận ISO 50001 và ISO 14001, doanh nghiệp được giảm thuế bảo vệ môi trường và hưởng ưu đãi tín dụng xanh.
Tính ổn định hơi giúp cải thiện năng suất dây chuyền sản xuất, giảm phế phẩm 3–5%.
4.9 Lợi ích trong chuỗi cung ứng và bảo trì
Hệ thống lò hơi ghi xích của ETEK được thiết kế module, nên dễ thay thế linh kiện: ghi, trục xích, quạt, cảm biến.
Phụ tùng được sản xuất trong nước, luôn sẵn có, giảm thời gian dừng máy.
Chu kỳ bảo trì:
- 3 tháng/lần kiểm tra quạt, motor.
- 6 tháng/lần vệ sinh ống lửa, economizer.
- 12 tháng/lần kiểm định toàn bộ áp lực.
ETEK cung cấp dịch vụ hậu mãi trọn gói: giám sát online, đào tạo vận hành, bảo hành năng suất.
Thời gian phản hồi kỹ thuật ≤ 12 giờ, hỗ trợ tại chỗ ≤ 24 giờ.
4.10 So sánh với công nghệ khác
Tiêu chí | Lò hơi thủ công | Lò hơi tầng sôi | Lò hơi ghi xích |
Hiệu suất nhiệt | 65–70% | 85–88% | 82–88% |
Tự động hóa | Thấp | Cao | Trung – cao (PLC/SCADA) |
Chi phí đầu tư | Thấp | Cao | Trung bình |
Độ ổn định hơi | Thấp | Cao | Rất cao |
Dễ bảo trì | Trung bình | Khó | Dễ dàng |
Loại nhiên liệu | Than cục | Đa dạng | Than – sinh khối |
Khả năng khởi động nhanh | 120 phút | 150 phút | 60–90 phút |
Tuổi thọ trung bình | 10 năm | 15 năm | 20 năm |
Từ bảng trên có thể thấy, lò hơi ghi xích là lựa chọn cân bằng giữa chi phí đầu tư – hiệu suất – độ ổn định, phù hợp với doanh nghiệp vừa và lớn trong giai đoạn chuyển đổi năng lượng.
4.11 Tác động xã hội và phát triển bền vững
Với hiệu suất cao và phát thải thấp, lò hơi ghi xích góp phần giảm áp lực cho hệ thống năng lượng quốc gia.
Mỗi 1 T/h hơi tiết kiệm 10 kg than/tấn sản phẩm tương đương 6,6 GJ/năm, giúp giảm 150 tấn CO₂/năm.
Doanh nghiệp đầu tư hệ thống này có thể tham gia chương trình “Tín chỉ carbon Việt Nam”, nhận bù đắp tài chính từ quỹ môi trường.
Ngoài ra, việc tái sử dụng tro xỉ, tái chế nước làm mát và thu hồi nhiệt thừa giúp nhà máy đạt chuẩn Green Factory Certification theo ISO 14064.
4.12 Tổng kết lợi ích ứng dụng
Tổng hợp lại, đầu tư lò hơi ghi xích mang đến 6 giá trị nổi bật:
- Hiệu suất nhiệt cao (85–88%).
- Tiết kiệm nhiên liệu 10–20%.
- Giảm nhân công 40–50%.
- Độ ổn định hơi ±0,1 bar.
- Khí thải sạch, đạt chuẩn quốc tế.
- Tuổi thọ thiết bị ≥ 20 năm.
Nhờ những yếu tố này, lò hơi ghi xích trở thành nền tảng năng lượng cốt lõi cho mọi buồng đốt công nghiệp quy mô vừa và lớn tại Việt Nam, đồng thời là bước đệm tiến tới mô hình “Nhà máy thông minh – Năng lượng sạch”.
ETEK là đơn vị tiên phong trong thiết kế, chế tạo và cung cấp lò hơi ghi xích tích hợp hệ thống cấp liệu than tự động, ghi lò chuyển động điều khiển biến tần và buồng đốt công nghiệp phân vùng tối ưu.
ETEK mang đến giải pháp tổng thể “từ thiết kế đến vận hành”, đảm bảo lò đạt hiệu suất ≥ 85%, khí thải đạt chuẩn, chi phí hơi thấp nhất trên thị trường.
Không chỉ cung cấp thiết bị, ETEK còn hỗ trợ kỹ thuật, huấn luyện vận hành, bảo trì định kỳ và giám sát IoT từ xa, giúp doanh nghiệp vận hành bền vững, an toàn và tiết kiệm năng lượng lâu dài.
Chọn ETEK đồng nghĩa chọn giải pháp nhiệt hiệu quả – ổn định – thân thiện môi trường, hướng tới tương lai sản xuất xanh và bền vững.