Bộ Sấy Không Khí (APH) trong Lò Hơi: Nguyên Lý Hoạt Động, Chức Năng & Phân Loại

Bộ Sấy Không Khí (Air Preheaters – APH) là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ-ống, có chức năng gia nhiệt sơ bộ cho không khí trước khi cấp vào lò hơi hoặc buồng đốt. Mục tiêu chính của APH là thu hồi nhiệt thải từ dòng khói thải ra khỏi lò hơi, biến phần năng lượng lẽ ra bị lãng phí thành năng lượng hữu ích.

Chức Năng và Vai Trò của Bộ Sấy Không Khí

Chức năng chính của APH là nâng cao hiệu suất nhiệt tổng thể của hệ thống lò hơi thông qua chu trình thu hồi nhiệt. Cụ thể:

• Giảm tiêu thụ nhiên liệu: Không khí được gia nhiệt sơ bộ (thường từ 20-30°C lên 100-200°C+) sẽ giúp giảm đáng kể năng lượng cần thiết để đốt nóng nhiên liệu đến điểm bắt cháy, từ đó tiết kiệm nhiên liệu.
• Cải thiện hiệu suất cháy: Không khí nóng hỗ trợ quá trình cháy diễn ra hoàn toàn và ổn định hơn, giảm lượng nhiên liệu chưa cháy hết và muội than.
• Giảm phát thải: Quá trình cháy tốt hơn đồng nghĩa với việc giảm phát thải các khí độc hại như CO (Carbon Monoxide) và bồ hóng. Đồng thời, việc hạ nhiệt độ khói thải cũng làm giảm nhiệt lượng thải ra môi trường.
• Hạ nhiệt độ khói thải: APH làm mát dòng khói thải trước khi vào ống khói, bảo vệ các thiết bị phía sau (như lọc bụi, quạt hút) và tăng tuổi thọ ống khói.

Các Loại Bộ Sấy Không Khí Phổ Biến

Có nhiều loại APH, nhưng phổ biến nhất trong các lò hơi vừa và nhỏ là kiểu Trao Đổi Nhiệt Vỏ-Ống (Shell and Tube Heat Exchanger):

• Kiểu Vỏ-Ống Một Lượt (Single Pass): Dòng khí thải và không khí đi qua thiết bị một lần. Thiết kế đơn giản, dễ vệ sinh.
• Kiểu Vỏ-Ống Hai Lượt (Dual Pass): Dòng khí hoặc không khí được điều hướng qua hai lượt trong thiết bị, tăng thời gian lưu và diện tích trao đổi nhiệt, từ đó nâng cao hiệu quả thu hồi nhiệt.
• Kiểu Ống Cánh (Finned Tube): Các ống trao đổi nhiệt được gắn thêm cánh (fins) để tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt lên đáng kể, giúp thiết bị nhỏ gọn nhưng hiệu suất cao.

Nguyên Lý Hoạt Động Cơ Bản

Bộ sấy không khí hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt đối lưu gián tiếp:

1. Khói thải nóng (250°C – 400°C) từ lò hơi được dẫn qua một bên của thiết bị (có thể là phía ống hoặc phía vỏ).
2. Không khí cấp cho quá trình cháy ở nhiệt độ môi trường được dẫn qua phía còn lại.
3. Nhiệt lượng từ khói thải được truyền qua bề mặt kim loại (ống hoặc vách) để gia nhiệt cho dòng không khí lạnh.
4. Không khí nóng được đưa đến buồng đốt, trong khi khói thải đã được làm mát sẽ thoát ra ống khói.

Lợi Ích và Hạn Chế

Lợi Ích (Pros):

• Tăng hiệu suất lò hơi: 2-3%.
• Giảm tiêu hao nhiên liệu, tiết kiệm chi phí vận hành.
• Cải thiện quá trình cháy, giảm phát thải.
• Thời gian hoàn vốn (ROI) nhanh.

Hạn Chế (Cons):

• Gây tổn thất áp suất thêm trên đường khói, đòi hỏi quạt hút (ID Fan) phải có công suất và cột áp lớn hơn.
• Tăng chi phí đầu tư ban đầu và độ phức tạp của hệ thống.
• Có nguy cơ ăn mòn điểm sương (Dew Point Corrosion) nếu nhiệt độ bề mặt trao đổi nhiệt xuống thấp hơn điểm ngưng tụ axit sulfuric trong khói thải.

Ứng Dụng Thực Tế

APH được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp có sử dụng lò hơi quy mô từ vừa đến lớn:

• Nhà máy nhiệt điện
• Công nghiệp hóa chất, dược phẩm
• Chế biến thực phẩm, đồ uống
• Sản xuất giấy, bột giấy
• Dệt nhuộm, sấy
• Các nhà máy sử dụng lò hơi đốt biomass, than

Kết luận: Bộ sấy không khí là một thiết bị phụ trợ quan trọng, biến hệ thống lò hơi từ một thiết bị tiêu thụ năng lượng đơn thuần thành một hệ thống sử dụng năng lượng hiệu quả. Mặc dù có một số hạn chế về kỹ thuật, nhưng lợi ích về mặt tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường mà APH mang lại khiến nó trở thành một khoản đầu tư chiến lược và ngày càng phổ biến trong các nhà máy hiện đại.

Các câu hỏi thường gặp liên quan đến bộ sấy không khí: