Các phương pháp thu hồi nhiệt thải lò hơi

CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI NHIỆT THẢI LÒ HƠI I. Nguyên lý làm việc của lò hơi Lò hơi dùng nhiệt lượng sinh ra của nhiên liệu, biến thành nhiệt năng của hơi nước. Hơi này được cung cấp cho các quá trình công nghiệp như gia nhiệt cho không khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy dệt, đường, hóa chất, rượu bia, nước giải khát… trong trường hợp này hơi sử dụng là hơi bão hòa. Ngoài ra, các nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi để chạy máy phát điện thì hơi được sử dụng là hơi quá nhiệt. II. Các loại nhiệt thải Trong quá trình hoạt động, ở lò hơi có các nguồn nhiệt lượng như sau: nhiệt lượng của ngọn lửa khi đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng của khói, nhiệt lượng của nước và hơi nước và ngoài ra còn có nhiệt lượng do xỉ nóng chảy. Ngọn lửa của nhiên liệu nằm hoàn toàn trong lò hơi, hơi nước sẽ được đưa đến các quá trình công nghệ hoặc tuabin; như vậy nhìn chung ngọn lửa và hơi nước không mang nhiệt lượng ra môi trường bên ngoài (dĩ nhiên là vẫn có một phần tổn thất ra bên ngoài, nhưng đó là chỉ là tổn thấy chứ không phải một nguồn nhiệt thải). Do đó, ở lò hơi có các nguồn nhiệt thải sau: - Khói - Nước tuy nằm trong bao hơi không thải nhiệt ra ngoài nhưng do trong quá trình hoạt động, để xả bỏ cáu cặn tích tụ lại người ta vẫn phải xả một lượng nước nhất định ra ngoài - Ở những lò thải xỉ lỏng thì cũng có nhiệt xỉ thải ra ngoài. Các nguồn nhiệt thải này đều có nhiệt độ cao, nếu không được tận dụng lại sẽ gây sự lãng phí rất lớn. Sau đây ta sẽ đi vào phân tích nhiệt thải của từng loại. 1- Khói thải: Từ nguyên lý làm việc, ta thấy nhiệm vụ chủ yếu của lò hơi là sinh hơi (có thể là hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt). Như vậy, sau khi cháy, nhiệt lượng của nhiên liệu được dùng để sinh hơi, nhiệt độ khói tại trung tâm buồng lửa có thể đạt 1600-22000C (tùy thuộc vào từng loại lò), khói sau khi đi qua vài pass gia nhiệt cho nước để sinh hơi thì nhiệt độ sau khi ra khỏi buồng lửa đạt khoảng 900-13000C. Theo lý thuyết, nhiệm vụ của khói đến đây là hết và có thể thải ra ngoài. Tuy nhiên, do nhiệt độ của khói đang còn rất cao, nếu thải đi mà kô tận dụng thì sẽ rất lãng phí. Mặt khác, hơi nước sau khi đi qua các thiết bị công nghệ sẽ được ngưng tụ thành lỏng và được bơm trở lại lò hơi để tiếp tục nhận nhiệt để sinh hơi. Nước được cấp trở lại lò hơi lại có nhiệt độ khá thấp. Ví dụ: hơi sau sinh ra qua thiết bị trao đổi nhiệt (LOAD) đưa lại bể chứa (ở đây nước bổ sung (make-up water), có nhiệt độ thấp dẫn đến nước cấp (feedwater) cũng bị hạ thấp nhiệt độ. Hoặc ở các nhà máy nhiệt điện hơi nước sau khi giãn nở ở tuabin rồi được ngưng tụ ở bình ngưng có áp suất khoảng 0,05 bar với nhiệt độ khoảng 320C), rõ ràng là ta sẽ phải tốn thêm một nhiệt lượng để gia nhiệt cho nước cấp từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất tương ứng. Ví dụ sau cho thấy hiệu quả của việc gia nhiệt nước cấp trước khi đưa vào lò hơi: Cho lò hơi hoạt động với hơi bão hòa ở áp suất p = 10 bar, sản lượng hơi D = 10 tấn/giờ. Nhiệt độ nước cấp là 300C. Dùng dầu mazút có thành phần làm việc như sau: Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt nước thành hơi bão hòa ở áp suất 10 bar: Với i1: entanpi của hơi bão hòa ở áp suất 10 bar i2: entanpi của nước ở áp suất 10 bar ứng với nhiệt độ 300C Nhiệt trị thấp của nhiên liệu là: Giả sử hiệu suất nhiệt là 100%, ta thấy lượng tiêu hao nhiên liệu là: Nếu như nước cấp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, thì nhiệt lượng để sinh hơi bão hòa là: Với : entanpi của nước ở áp suất 10 bar ứng với nhiệt độ sôi Lượng tiêu hao nhiên liệu ở trường hợp này là: Như vậy ta đã tiết kiệm được một lượng nhiên liệu Từ đồ thị ta thấy, khi nước được hâm nóng, thì nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho quá trình sinh hơi sẽ giảm và lượng tiêu hao nhiên liệu cũng giảm, trong trường hợp này ta đã tiết kiệm được 24,34% nhiên liệu. Một phần tử khác cần được gia nhiệt trong lò hơi là không khí. Như ta đã biết, không khí đưa vào buồng lửa để cung cấp oxi cho quá trình cháy. Không khí thường được lấy ở môi trường bên ngoài có nhiệt độ khoảng 300C, nếu đưa không khí này vào buồng lửa thì sẽ hấp thu một phần nhiệt lượng do nhiên liệu cháy sinh ra. Do đó việc sấy không khí để tăng thêm nhiệt lượng đưa vào buồng lửa sẽ làm tăng thêm nhiệt lượng hữu ích để sinh hơi. Giả sử ta dùng dầu để gia nhiệt không khí: Ở lò phun, nhiệt độ không khí đưa vào buồng lửa khoảng 2500C, nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt cho không khí là: Với : thể tích không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hết nhiên liệu i1: entanpi của không khí ở 2500C i2: entanpi của không khí ở 300C Nếu dùng dầu để gia nhiệt thì ta phải tốn thêm một lượng nhiên liệu: Ngoài ra, đối với các lò đốt bằng nhiên liệu lỏng mà chủ yếu là dầu nặng (FO) thì việc hâm nóng dầu trước khi đưa vào buồng lửa là cần thiết vì độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thường rất cao gây khó khăn cho việc dẫn dầu trong các ống cũng như việc phun dầu vào buồng lửa. Thông thường người ta thường gia nhiệt dầu lên đến khoảng 900C. Trước đây người ta thường dùng bộ gia nhiệt dầu bằng điện kết hợp với hơi nước. Ví dụ sau cho thấy nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt cho dầu Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt dầu: Với B: lương tiêu hao nhiên liệu (lấy ở ví dụ trên B = 0,189 kg/s) Cnl: tỷ nhiệt của nhiên liệu Trong đó: Từ đó, ta tính được Từ các ví dụ trên ta thấy nhiệt lượng của khói thải nếu được tận dụng để hâm nước cấp, sấy không khí, hâm dầu… thì sẽ tiết kiệm được một chi phí rất lớn. Vì lý do đó mà ngày nay người ta thường lắp đặt các bộ trao đổi nhiệt phía sau lò, ở đường khói thải để gia nhiệt cho nước, không khí cũng như dầu (thường gọi là bộ hâm nước, bộ sấy không khí và bộ hâm dầu). Tùy thuộc vào từng loại lò mà có thể có hoặc không có 1 trong 3 phần tử kể trên. Ngoài ra, đối với những lò có công suất lớn thì nhiệt thải khói có thể lên đến rất cao, tuy đã tận dụng nhưng vẫn còn một nguồn nhiệt lượng khá lớn, do đó người ta sẽ tìm cách để tận dụng nguồn nhiệt lượng này để đun nước sinh hoạt cho các xí nghiệp hoặc hộ tiêu dùng hay trong vấn đề về tiết kiệm năng lượng thì dùng nhiệt do khói thải này dể chạy các máy lạnh hấp thụ. Theo sơ đồ ta thấy, khi cấp nhiệt cho bình phát sinh thì NH3 trong hỗn hợp dung dịch gồm NH3 – H2O sẽ bốc hơi (do ở cùng điều kiện áp suất thì NH3 có nhiệt độ bay hơi thấp hơn H2O). NH3 bay lên còn nước sẽ đi xuống dưới. Hơi NH3 tiếp tục đi vào bình ngưng và được ngưng tụ thành lỏng nhờ nước làm mát, sau đó NH3 lỏng đi qua van tiết lưu để giảm áp suất và đi vào bình bốc hơi. Ở đây nó sẽ nhận nhiệt từ chất cần làm lạnh (ở đây ví dụ là nước) và bốc hơi rồi đi qua bình hấp thụ. Tại bình hấp thụ, NH3 sẽ được H2O từ bình phát sinh hấp thụ trở lại và hỗn hợp này được bơm về bình phát sinh để tiếp tục chu trình của nó. Ta thấy về mặt năng lượng (nếu không kể nguồn nhiệt từ khói đã có sẵn) thì máy lạnh hấp thụ tiêu tốn ít năng lượng hơn nhiều so với máy lạnh có máy nén, vì công cần thiết cho máy nén để nén 1kg hơi từ áp suất po lên áp suất pk sẽ cao hơn nhiều công để bơm hỗn hợp lỏng từ áp suất po đến áp suất pk. Do đó, tận dụng nhiệt thải của khói cho máy lạnh hấp thụ không những giúp giảm tổn thất do khói thải ra ngoài mà còn giúp ta tiết kiệm một phần năng lượng mà lẽ ra phải dùng khi sử dụng máy lạnh có máy nén hơi. Cấu tạo a. Bộ hâm nước: Bộ hâm nước cũng như một thiết bị trao đổi nhiệt, dùng nhiệt của khói nóng đi bên ngoài để gia nhiệt cho nước lạnh đi bên trong ống. Để tăng cường diện tích trao đổi nhiệt, người ta bố trí thêm nhiều ống nối với nhau: “dạng phẳng” hoặc “không gian” Để tăng cường hệ số trao đổi nhiệt, người ta làm thêm cánh về phía khói, do khói có hệ số tỏa nhiệt đối lưu α bé hơn nước Tuỳ theo mức độ gia nhiệt trong bộ hâm nước mà bộ hâm nước có thể làm việc ở trạng thái sôi hoặc không sôi. Ở các lò ghi do nhiệt độ không khí nóng không cao nên toàn bộ lượng nhiệt còn lại thường dùng để gia nhiệt cho bộ hâm nước. Vì vậy bộ hâm nước thường làm việc ở trạng thái sôi. Cấu tạo của bộ hâm nước thường chia làm 3 loại: ống thép trơn, ống thép có cánh và ống gang. Do tính chất của gang là chịu va đập kém nên thường dung gang cho những bộ hâm nước không sôi. Ở các bộ hâm nước bằng gang, người ta thường làm thêm cánh ở bên ngoài (vì khói có hệ số tỏa nhiệt đối lưu α bé hơn nước) để tăng cường hệ số trao đổi nhiệt. Do gang có tính đúc cao hơn thép nên việc làm cánh đối với gang dễ hơn thép nhiều. Tuy nhiên, ngày nay do công nghệ chế tạo đã phát triển nên việc làm cánh đối với thép không còn khó khăn như trước nữa. b. Bộ sấy không khí: Cũng là một thiết bị trao đổi nhiệt. Theo nguyên tắc truyền nhiệt, bộ sấy không khí được chia làm hai loại: loại thu nhiệt và loại hồi nhiệt. Nước vào Nước ra Thu nhiệt: nhiệt truyền trực tiếp từ khói tới không khí qua vách kim loại (ở đây là các ống dẫn). Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt được dùng rộng rãi nhất hiện nay. Nó cũng có dạng của một bộ trao đổi nhiệt loại chùm ống trong đó khói đi trong ống còn không khí đi bên ngoài ống. Người chế tạo hệ thống ống đứng đặt so le và được giữ với nhau bởi hai mặt sàng thành một cụm. Khi lắp lò, các cụm này được lắp với nhau thành bộ sấy không khí. Một cụm của bộ sấy không khí Có nhiều cách để bố trí đường đi của khói và không khí: Bộ sấy không khí kiểu ống có những ưu điểm sau: - Đơn giản trong chế tạo, lắp ráp và làm việc chắc chắn - Tro bám trong ống không nhiều, dễ dàng thổi sạch - Khắc phục hiện tượng lọt không khí vào trong đường khói - Xuất tiêu hao kim loại tương đối bé Khuyết điểm: chủ yếu là ống thép không bền vững dưới tác dụng ăn mòn của khói ở nhiệt độ cao và mài mòn bởi tro bay. Bộ sấy không khí bằng ống thép được dùng để gia nhiệt không khí tới khoảng 4000C. Khi muốn nhiệt độ không khí cao hơn, người ta dùng bộ sấy không khí bằng gang. Để tăng hệ số truyền nhiệt, ống gang thường có cánh ở ngoài và có răng ở trong. Khuyết điểm của bộ sấy không khí bằng gang là kích thước cồng kềnh và nặng nề. Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt: khói đầu tiên đốt nóng kim loại rồi sau đó nhiệt tích tụ ở kim loại sẽ truyền lại cho không khí. Bộ phận chính là một rôto qua với tốc độ 2 ÷ 5 vòng/phút xung quanh trục đứng. Trên rôto có gắn các lá thép, những lá thép này trong quá trình rôto quay sẽ lần lượt khi thì tiếp xúc với khói nóng, khi thì tiếp xúc với không khí lạnh và qua đó “chuyển” nhiệt lượng từ khói sang không khí. Đường khói và không khí được bố trí ở hai phía cố định và được ngăn bởi vách ngăn. Hình ảnh các “khung” và “rotor” của bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt, người ta sẽ lắp vào những khung này những “lá thép” để tăng diện tích trao đổi nhiệt. Trong quá trình hoạt động, các lá thép bị bám tro nên sẽ làm giảm hệ số trao đổi nhiệt nên ta dùng nước áp suất cao để rửa sạch. Thông thường, bộ sấy không khí được lắp sau bộ hâm nước. Hoặc người ta chia bộ hâm nước và bộ sấy không khí làm hai và đặt chúng xen kẽ. Việc chia cấp như vậy sẽ giảm nhiệt độ khói ở phía cuối đường ống và như thế cho phép chế tạo bộ sấy không khí (hoặc bộ hâm nước) cấp 2 với kim loại rẻ tiền hơn. Ví dụ về việc tận dụng nhiệt do khói thải Nhiên liệu: dầu mazút có các thành phần làm việc như sau C = 83% - H = 10,4% - S = 2,8% - O = 0,7% - A = 0,1 % - W = 3% Thông số hơi: p = 10 bar - D = 10 tấn/giờ Các tổn thất khác: q3 = 3% - q4 = 0% - q5 = 1% - q6 = 0% Hệ số không khí thừa: α = 1,2 Khi không tận dụng khói thải: Giả sử nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là 11000C, nếu không tận dụng nhiệt thải này thì Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài Q2 = (I1 – Ikkl)(1-q4/100) Với I1 = IRO2 + IN2 + IH2O + (1 – α)Ikk = VRO2(Ct1)RO2 + VN2(Ct1)N2 + VH2O(Ct1)H2O + (1 – α)Vkk(Ct1)kk Ikkl = α.Vkk .ckkl.tkkl Với nhiệt độ khói thải là 11000C và nhiệt độ không khí lạnh là 300C, ta tính được: Q2 = (I1 – Ikkl)(1-q4/100) = 21664,002 kJ/kg Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa Qđv = Qt + Qnl + Qkkn + Qp Do không có sấy không khí, hâm nóng nhiên liệu cũng như phun hơi nên Qđv = Qt = 39002,9 kJ/kg Phần trăm tổn thất do khói thải Lượng tiêu hao nhiên liệu Với Q1 = (1 – q2 – q3 – q5)Qđv ibh: entanpi của hơi nước bão hòa ở áp suất 10 bar inc: entanpi của nước có nhiệt độ 300C ở áp suất 10 bar Từ đó ta tính được B = 0,467 kg/s Tận dụng nhiệt thải để hâm nước: Giả sử nước cấp được gia nhiệt đến trạng thái lỏng sôi ở áp suất 10 bar Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài Q2 = (I2 – 477,968) Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa Qđv = 39002,9 kJ/kg Phương trình cân bằng nhiệt Qknr = Qnnv φB(I1 – I2) = D(i’ – inc) (1-q5/100)B(I1 – I2) = D(i’ – inc) 0,99B(22141,987 – I2) = 1769,03 Phương trình có 2 ẩn, nên không giải được, ta sử dụng thêm phương trình cân bằng nhiệt thứ 2: Kết hợp 2 phương trình ta tính được các giá trị sau: I2 = 14739,28 kJ/kg B = 0,241 kg/s Q2 = 14261,3 kJ/kg q2 = 36,56 % η = 59,44 % qth = 18,79 % Tận dụng nhiệt thải để sấy không khí Giả sử không khí được sấy đến nhiệt độ 4000C với nhiệt độ không khí lạnh là 300C Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài Q2 = (I3 – Ikkl) Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa Qđv = Qt + Qkkn Phương trình cân bằng nhiệt Qknr = Qkknv φB(I2 – I3) = α.B.Vkk(Ikkn – Ikkl) Ta tính được các giá trị: I3 = 8645,935 kJ/kg Q2 = 8167,95 kJ/kg q2 = 18,14 % η = 77,86 % Phương trình cân bằng nhiệt: Suy ra B = 0,159 kg/s qth = 29,67 % Tận dụng khói thải để hâm dầu Giả sử dầu được gia nhiệt từ nhiệt độ 300C lên 900C Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài Q2 = (I4 – Ikkl) Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa Qđv = Qt + Qkkn + Qnl Phương trình cân bằng nhiệt Qknr = Qnlnv φB(I3 – I4) = B. (Cnl2t2– Cnl1t1) Ta tính được các giá trị: I4 = 8518,397 kJ/kg Q2 = 8040,412 kJ/kg q2 = 17,78 % η = 78,22 % Phương trình cân bằng nhiệt: Từ đó ta tính được: B = 0,158 kg/s qth = 29,83 % Tận dụng nhiệt thải qua các thiết bị: Giả sử tận dụng nguồn nhiệt để đun nước dùng trong sinh hoạt, với yêu cầu của khói thải ra khoảng 2000C, vì nhiệt độ khói thấp hơn nhiệt độ đọng sương sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn đường ống. Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài Q2 = (I5 – Ikkl) Với I5 = 3606,178 kJ/kg Suy ra Q2 = 3128,193 kJ/kg q2 = 6,92 % η = 89,08 % Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa Qđv = Qt + Qkkn + Qnl Phương trình cân bằng nhiệt Ta tính được: B = 0,139 kg/s qth = 40,58 % Lượng nước tận dụng nhiệt Qknr = Qnnv φB(I4 – I5) = G.cp (tn2–tn1) Suy ra: G = 2,305 kg/s Đồ thị cho ta thấy khi tận dụng nhiệt khói thải thì hiệu suất nhiệt của lò hơi tăng lên, tổn thất nhiệt do khói thải giảm xuống, đồng thời lượng tiêu hao nhiên liệu cũng giảm xuống. Đồ thị cho biết, phần trăm nhiệt lượng thu hồi được và lượng nhiệt thu hồi được so với nhiệt lượng đưa vào. 2- Nước xả lò: Nước cấp cho lò hơi dù được xử lý kỹ những vẫn có thể còn cáu cặn. Trong quá trình hoạt động, nước trong lò bốc thành hơi để lại cáu cặn, lâu ngày bám dưới đáy lò làm giảm hệ số truyền nhiệt và gây ra những hư hỏng khác do đó cần xả bỏ những cáu cặn này. Quá trình xả bỏ cáu đồng thời phải xả luôn nước đang sôi ở áp suất cao trong lò. Lượng nước này có nhiệt độ cao nên khi thải bỏ đi sẽ gây ra tổn thất. Ví dụ: Lò hơi hoạt động với thong số p = 10 bar, D = 10 tấn/giờ, lượng nước xả lò Dx = 300 kg/giờ Nhiệt năng do nước xả = Dx . i’ = 63,56 kW Trong đó i’ là entanpi của nước ở trạng thái lỏng sôi ứng với áp suất 10 bar Tuy nhiên, do chứa cáu nên lượng nước này không dùng lại được mà phải có cách thu hồi nhiệt của nó. Một đặc điểm nữa của lượng nước này là: do đang ở áp suất cao, nên khi xả nước vào môi trường áp suất thấp sẽ làm bốc hơi một phần nước, hơi này có nhiệt độ cao khi bay ra gây nguy hiểm. Do đó, cần có biện pháp cách ly lượng hơi này với môi trường bên ngoài. Bên cạnh đó, lượng hơi này cụng có nhiệt lượng đáng kể nên cũng cần có biện pháp thu hồi lại nguồn nhiệt thải này. Lượng nước xả lò hóa hơi (Flash steam) được tính qua phương trình cân bằng nhiệt sau (giả sử như nước được xả vào môi trường có áp suất 1,2 bar): i’10.Dx = x.Dx.i’’1,2 + (1 – x)Dx.i’1,2 Trong đó: i’10 là entanpi của nước ở trạng thái lỏng sôi ứng với áp suất 10 bar i’’1,2 là entanpi của hơi bão hòa ở áp suất 1,2 bar i’1,2 là entanpi của nước ở trạng thái lỏng sôi ứng với áp suất 1,2 bar x là tỷ lệ nước hóa hơi Từ đó, ta tính được x = 14,41% Nhiệt năng của lượng hơi này = x . Dx . i’’ = 32,22 kW Từ đồ thị ta thấy, lượng hơi tuy chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng nhiệt lượng của nó lại chiếm một tỷ lệ khá lớn. Để có thể tách được hơi ra khỏi nước xả lò, người ta dùng bình phân ly Nước xả lò (blowdown) sau khi ra khỏi lò hơi được đưa vào bình phân ly. Áp suất bình phân ly vào khoảng 1,2 bar, tại đây xảy ra sự bốc hơi một phần của nước. Nước xả lò đi xuống theo hình xoắn ốc đồng thời hơi nước bốc lên bay ra khỏi bình phân ly, nước xả ngưng đi theo đường ống phía dưới. Hơi bốc lên là hơi sạch nên lượng hơi này được đưa trở lại bồn chứa nước cấp và gia nhiệt cho nước cấp và ngưng tụ lại thành lỏng. Quá trình này xảy ra trong bình hồi nhiệt. Như vậy, ta đã tận dụng được nguồn nhiệt của hơi nước phân ly. Còn lượng nước xả ngưng từ bình phân ly sẽ được thải bỏ??? Như ở ví dụ trên, lượng nhiệt do nước xả ngưng dư chiếm khoảng 50% nhiệt lượng nước xả lò, vì vậy nên tìm cách để tận dụng lại nguồn nhiệt này. Như đã nói, lượng nước xả ngưng này chứa cáu cặn nên không thể sử dụng lại mà ta sẽ cho nó đi qua một thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho nước cấp. Ngoài ra, việc nhả nhiệt cho nước cấp sẽ làm cho nhiệt độ của nước xả ngưng giảm xuống và như thế việc xả bỏ nó ra ngoài sẽ an toàn hơn Lượng nước xả ngưng tụ = (1 – x)Dx = 0,0713 kg/s Giả sử sau khi nhả nhiệt cho nước cấp, nước ngưng được thải ra môi trường với nhiệt độ 300C Lượng nhiệt thu hồi = 0,0713 . (i’1,2 – i30-1 bar) = 22,35 kW Tổng nhiệt lượng thu hồi = 32,22 + 22,35 = 54,57 kW Lượng nhiệt thu hồi được chiếm khoảng 86% lượng nhiệt nước xả lò Sơ đồ xả lò ở trên hoạt động hiệu quả khi nước cấp luôn được bơm cùng thời gian khi có xả lò. Tuy nhiên do xả lò không phải lúc nào cũng thực hiện, còn nước cấp thì cần cấp liên tục. Do đó người ta sử dụng sơ đồ sau: Lúc này, khi có nước xả lò thì cảm biến nhiệt độ sẽ đưa tín hiệu để mở bơm tuần hoàn đưa nước tuần hoàn nhận nhiệt từ nước xả ngưng và nhả nhiệt cho nước cấp trong bồn. 3- Nước ngưng: Nước ngưng là hơi nước ngưng tụ sau khi qua các thiết bị công nghiệp hoặc ở bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện. Hơi nước ngưng tụ từ các thiết bị công nghiệp thường có nhiệt độ cao (ứng với nhiệt độ sôi ở áp suất tương ứng) Lượng nước ngưng này hoặc được đưa trở lại lò hơi để tiếp tục sinh hơi, hoặc tiếp tục qua các bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt lượng của nó. Điều này sẽ làm giảm nhiệt độ nước cấp cho lò hơi nhưng như đã trình bày ở trên, ta hoàn toàn có thế dùng khói để gia nhiệt lại cho nước cấp. Do đó, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà nên có những phương pháp thích hợp. Ngược lại, nước ngưng từ bình ngưng ở nhà máy nhiệt điện có nhiệt độ khá thấp (320C ứng với áp suất ngưng tụ 0,05 bar). Do đó, lượng nước ngưng này khó có thể tận dụng được nhưng nhiệt lượng của nó là đáng kể. Vì vậy hiện nay người ta kết hợp cả chu trình cấp điện và cấp nhiệt, khi đó hơi nước sẽ giãn nở xuống áp suất cao hơn áp suất khí quyển, do đó nhiệt độ nước ngưng cũng sẽ cao hơn và được dùng để cung cấp cho hộ sinh hoạt hoặc thiết bị công nghiệp. Một loại nước ngưng khác là nước ngưng từ các ống dẫn hơi. Các ống tuy được bọc cách nhiệt cẩn thận nhưng cũng sẽ có một lượng tổn thất nhất định ra môi trường xung quanh. Chính lượng tổn thất này làm ngưng tụ một phần hơi nước và lượng nước ngưng này cần được lấy ra vì những lý do an toàn. Về mặt cơ bản, việc lấy nước ngưng từ ống dẫn hơi cũng như việc xả lò đã trình bày ở trên do nước ngưng trong ống cũng có nhiệt độ và áp suất cao. Như vậy, nước ngưng từ các cốc ngưng sẽ được đưa vào bình phân ly và tận dụng nhiệt. 4- Xỉ Ở các lò đốt than bột còn có một nguồn nhiệt thải đáng kể là xỉ. Theo nghiên cứu, xỉ lò là một nguồn nguyên liệu rất tốt có thể thay thế cho một phần xi măng, do đó hiện nay người ta thường có xu hướng tận thu xỉ lò để dùng trong xây dựng. Xỉ bao gồm hai loại: xỉ khô và xỉ lỏng. Với xỉ khô, nhiệt độ xỉ thải ra không cao nên tổn thất nhiệt hầu như không đáng kể, người ta có thể vận chuyển trực tiếp chúng đến bãi chứa rồi đến các công trình xây dựng. Đối với xỉ lỏng, ngoài nhiệt độ khá cao nên tổn thất nhiệt do xỉ lỏng thải ra là đáng kể, vấn đề quan trọng là kết hạt xỉ để có thể tận thu nó. Trước đây người ta thường sử dụng phương pháp kết hạt ướt: xỉ thải ra được cho vào máng dẫn nước, khi vào môi trường có nhiệt độ thấp lập tức xỉ sẽ bị rạn vỡ và kết thành các hạt nhỏ. Sau đó người ta đưa cả nước và xỉ đến bãi chứa, để cho nước bốc hơi và thu được xỉ hạt. Cách làm này gặp phải những khuyết điểm sau: - Tiêu hao lượng nước lớn - Ô nhiễm không khí do thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu sẽ bốc hơi vào khí quyển - Ổ nhiễm nước - Tổn thất nhiệt không thu hồi được do nước và xỉ hạt trộn lẫn với nhau tuy có nhiệt độ cao nhưng lại đặc nên việc lắp thêm các bộ trao đội trên đường đi của nó sẽ gây ra trở lực lớn. Vì vậy, người ta đã nghiên cứu được cách kết hạt mới – kết hạt khô. Nguyên lý của phương pháp này được Sumitomo Metals Industries tìm ra vào thập kỷ 80 nhưng do những khó khăn về vật liệu mà đến gần đây mới áp dụng được. Xỉ lỏng sau khi thải ra được đưa vào một máng dẫn rót vào một đĩa đang quay với tốc độ cao, nhờ lực ly tâm xỉ lỏng sẽ bắn ra chung quanh dưới dạng các hạt nhỏ đồng thời nó trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh (ở đây có thế không khí). Kết quả là các hạt xỉ sẽ nguội dần đồng thời không khí sẽ nóng lên, như vậy ta vừa tận thu được xỉ hạt và đồng thời gia nhiệt cho không khí. Cách kết hạt xỉ khô hoàn toàn khắc phục được những nhược điểm của kết hạt ướt đã kể trên. Tuy nguyên lý của nó đã sớm được tìm ra nhưng mãi cho đến thời gian gần đây mới áp dụng được. Do trong quá khứ người ta vẫn chưa tìm được kim loại có thể hoạt động bền dưới tốc độ cao và nhiệt độ cao của xỉ. Có 2 cách để kết hạt xỉ theo phương pháp này: theo đĩa quay hoặc theo trống quay Dưới đây là hình ảnh thực tế của một đĩa kim loại với các hạt xỉ bắn ra nhờ lực ly tâm. Kết hạt bằng trống quay