đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng nhiệt tại công ty vacxin và sinh phẩm số 1 hà nội

CHƢƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VABIOTECH
1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN
1

Công ty Vắcxin và Sinh phẩm số 1(VABIOTECH) là doanh nghiệp nhà
nƣớc đƣợc thành lập theo Quyết định số 650/2000/QĐ-BYT ngày 02/03/2000
của Bộ trƣởng Bộ Y Tế, trụ sở công ty đặt tại số 1 phố Yéc Xanh – Quận Hai
Bà Trƣng – Hà Nội. Công ty có chức năng sản xuất, kinh doanh các loại
vắcxin và sinh phẩm phục vụ hoạt động chăm sóc và bảo vệ sức khỏe cộng
đồng. Nhiệm vụ chính của công ty là mang tới cho cộng đồng các loại Vắc-
xin và Sinh phẩm cần thiết cho việc chẩn đoán, điều trị và dự phòng các bệnh
truyền nhiễm.
Hiện tại, Công ty tiến hành sản xuất kinh doanh 5 loại sản phẩm chính
gồm Vắcxin Viêm gan A,Vắcxin Viêm gan B, Vắcxin Viêm não Nhật Bản,
Vắcxin Dại và Vắcxin Tả uống. Hàng năm các loại vắc-xin do Công ty sản
xuất đƣợc cung cấp cho Chƣơng trình Tiêm chủng Mở rộng Quốc gia, xuất
khẩu sang các thị trƣờng Ấn Độ, các nƣớc khu vực Đông Nam Á… và các đối
tƣợng có nhu cầu khác.
Về cơ sở vật chất, đƣợc sự hỗ trợ bằng vốn vay ƣu đãi của chính phủ
Hàn Quốc, công ty đã triển khai và thực hiện dự án xây dựng nhà máy sản
xuất 5 loại vắcxin. Dự án khởi công năm 2004 với diện tích đất sử dụng trên
8.000m
2
và đã khách thành đƣa vào hoạt động từ tháng 2 năm 2007. Nhà máy
đƣợc đầu tƣ hệ thống dây chuyền sản xuất vắcxin hiện đại và đồng bộ, đƣợc
chứng nhận đạt tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Pratice - Tiêu chuẩn
Thực hành tốt Sản xuất) của tổ chức y tế thế giới WHO. Với hệ thống nhà
xƣởng và dây chuyền mới này, theo kế hoạch mỗi năm công ty sẽ sản xuất từ


1

35 ÷ 40 triệu liều vắcxin các loại cung cấp đủ cho thị trƣờng trong nƣớc và
phục vụ xuất khẩu, cơ bản khắc phục tình trạng thiếu hụt vắcxin hiện nay.
Bộ máy tổ chức của công ty VABIOTECH bao gồm các bộ phận sau:


















Xƣởng sản xuất Vắcxin viêm gan A
Xƣởng sản xuất Vắcxin viêm não Nhật Bản

Xƣởng sản xuất Vắcxin viêm gan B

Xƣởng sản xuất Vắcxin tả uống

Phòng Vắc xin thực nghiệm

Phòng kiểm tra CLSP

Phòng đảm bảo CLSP

Phòng công nghệ cao

Phòng tổ chức hành chính

Phòng kế toán - tài chính

Phòng Vật tƣ

Phòng kinh doanh – kế hoạch

Phòng dự án và hợp tác QT

Phòng kỹ thuật

Nhà chăn nuôi động vật thí nghiệm

Hệ thống kho bảo quản Vắcxin

BAN GIÁM ĐỐC
Hội đồng tƣ vấn
về khoa học công
nghệ
Hội đồng khoa
học công nghệ
Hình 1.1 Bộ máy tổ chức công ty VABIOTECH

1.2 CHIẾN LƢỢC PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY
Thực hiện chủ trƣơng, đƣờng lối của Đảng và Nhà nƣớc về mục tiêu và
nhiệm vụ bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Công ty Vắcxin và Sinh phẩm số 1
định hƣớng phát triển trong giai đoạn 2005 tới 2010 với mục tiêu và chính
sách sau:
1.2.1 Nghiên cứu và sản xuất
- Sản xuất các loại vắcxin thiết yếu trong chƣơng trình TCMR bảo đảm
về số lƣợng và chất lƣợng bao gồm các loại vắcxin, sởi, viêm gan B tái tổ
hợp, viêm não Nhật Bản, tả uống và thƣơng hàn.
- Nghiên cứu thử nghiệm và sản xuất một số vắcxin hiện chƣa đƣợc sản
xuất ở Việt Nam nhƣ vắcxin viêm màng não mủ - Haemophilus
influenzae type b (Hib), vắcxin phòng cúm H5N1.
- Hợp tác nhận chuyển giao công nghệ sản xuất văcxin phối hợp phòng
4 bệnh đó là viêm gan B, uốn ván, bạch hầu, ho gà mà hiện nay nƣớc ta phải
nhập khẩu với giá thành rất cao.
- Nghiên cứu và sản xuất các chế phẩm sinh học thiết yếu dùng trong
chuẩn đoán, điều trị và phòng bệnh nhƣ Albumin 20%, I.V.Globulin, HBsAg
rapid device, HCV Rapid LF…
1.2.2 Đầu tƣ cơ sơ vật chất và trang thiết bị kỹ thuật
- Triển khai áp dụng công nghệ gene trong chuẩn đoán căn nguyên
bệnh, áp dụng công nghệ tế bào sản xuất vắcxin và các sinh phẩm sinh học
khác, đầu tƣ thiết bị hiện đại trong kiểm tra chất lƣợng sản phẩm.
- Ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý và giám sát các quá trình
sản xuất.
- Thiết lập và áp dụng các giải pháp sử dụng năng lƣợng tiết kiệm hiệu
quả và bảo vệ môi trƣờng. Phấn đấu giảm 10% nhu cầu sử dụng năng lƣợng
và giảm lƣợng phát thải khí nhà kính trong giai đoạn 2009 - 2014.
1.2.3 Phát triển nguồn nhân lực
Chú trọng việc đào tạo và đào tạo lại các cán bộ chuyên môn trong nƣớc

và quốc tế, sử dụng hiệu quả nguồn tài năng trẻ để từng bƣớc ứng dụng sản
xuất và tiếp nhận các công nghệ cao trong sản xuất vắc-xin và Sinh phẩm.
1.2.4 Hợp tác quốc tế
Tăng cƣờng hợp tác quốc tế trên mọi lĩnh vực: đào tạo, nghiên cứu
khoa học, đầu tƣ, liên doanh liên kết, tƣ vấn, huy động vốn.
1.2.5 Tuyên truyền giáo dục sức khỏe
Áp dụng mọi hình thức, mọi phƣơng tiện, mọi lúc, mọi nơi nếu có thể
để tuyên truyền giáo dục sức khỏe, vệ sinh phòng bệnh, nhằm nâng cao nhận
thức, thay đổi hành vi trong cách sống, làm việc, sinh hoạt, giải trí nhằm nâng
cao sức khỏe, hạn chế các yếu tố ảnh hƣởng tới bệnh tật.

1.3 CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT
Theo cơ cấu bộ máy tổ chức, công ty Vắcxin và sinh phẩm số 1 chia
thành 3 khối, trong đó:
- Khối sản xuất: Bao gồm các xƣởng sản xuất Viêm gan A, viêm gan B,
Viêm não Nhật Bản, Tả uống, Phòng vắc xin thực nghiệm, Phòng kiểm tra
chất lƣợng sàn phẩm (CLSP), Phòng đảm bảo CLSP và phòng công nghệ cao.
Theo kế hoạch sản xuất kinh doanh khối này làm việc theo chế độ 40 giờ/tuần
(Khoảng 2000 giờ/năm). Với đặc thù là ngành sản xuất dƣợc phẩm kết hợp
với công nghệ sinh học, các quá trình sản xuất đƣợc thực hiện trong điều kiện
phòng sạch theo tiêu chuẩn GMP của tổ chức Y tế thế giới (WHO). Điều kiện
môi trƣờng sạch trong các xƣởng sản xuất đƣợc duy trì liên tục 24/24 giờ bởi
hệ thống thông gió và điều hòa không khí (HVAC) đảm bảo các thông số
nhiệt độ, độ ẩm, áp suất của khu vực sản xuất ổn định và đúng tiêu chuẩn.
Bên cạnh đó, quá trình sản còn sử dụng hơi bão hòa tinh khiết (Pure Steam -
PS) và nƣớc cất pha tiêm (Water for Injection - WFI) là các công nghệ đặc
thù của ngành sản xuất vắc-xin.
- Khối văn phòng bao gồm: Phòng tổ chức – hành chính, phòng kế toán
– tài chính, phòng vật tƣ, phòng kinh doanh – kế hoạch và phòng kỹ thuật.
Với chức năng gián tiếp phục vụ sản xuất kinh doanh, đảm bảo các điều kiện

sản xuất để công ty hoạt động ổn định, khối văn phòng làm việc theo chế độ
40 giờ/ tuần.
Trong khối này, phòng kỹ thuật đƣợc giao nhiệm vụ vận hành, bảo
dƣỡng sửa chữa các trang thiết bị trong dây truyền sản xuất và các hệ thống
thiết bị phụ trợ nhƣ: Hệ thống nồi hơi, máy nén khí, hệ thống điều hòa không
khí trung tâm, hệ thống cấp nƣớc sạch, xử lý nƣớc thải, hệ thống PS, Hệ
thống WFI và các kho bảo quản Vắc xin… Với vai trò và chức năng nhiệm vụ
đƣợc giao, phòng kỹ thuật đƣợc chia thành 3 tổ sản xuất là: i)Tổ Vận hành
thiết bị, ii)Tổ môi trƣờng và iii) Tổ bảo dƣỡng sửa chữa. Trong đó, tổ vận
hành duy trì ổn định hoạt động các hệ thống thiết bị: Trạm biến áp, hệ thống
cấp hơi, cấp khí nén, điều hòa không khí trung tâm, cấp nƣớc sinh hoạt, các
kho lạnh bảo quản sản phẩm liên tục 24/24 giờ.
- Nhà chăn nuôi động vật thí nghiệm và hệ thống kho có chế độ làm việc
40giờ/ tuần, tuy nhiên thiết bị và máy móc phục vụ sản xuất đƣợc duy trì hoạt
động liên tục 24/24 giờ.
Trong năm những năm qua Công ty Vắcxin và sinh phẩm số 1 đã sản
xuất ra một số lƣợng lớn các loại vắc-xin thiết yếu, sản phẩm của công ty đã
đứng vững trên thị trƣờng trong nƣớc và một phần xuất khẩu. Tổng sản phẩm
của công ty sản xuất trong hai năm 2007 và 2008 nhƣ sau:
BẢNG 1.1 Tổng sản phẩm sản xuất năm 2007 và 2008
STT
Sản phẩm
Đơn vị
Số thành phẩm
Năm 2007
Năm 2008
1
Vắcxin viêm não Nhật Bản
Liều
4.000.000

4.012.606
2
Vắcxin tả uống
Liều
3.200.000
3.200.000
3
Vắcxin viêm gan B
Liều
1.500.000
1.595.000
4
Vắcxin viêm gan A
Liều
45.000
46.152
Nguồn: Công ty VABIOTECH. Báo cáo tổng kết công tác năm 2007 & 2008.
Công ty Văcxin và Sinh phẩm số 1 sẽ đầu tƣ thƣờng xuyên vào công
tác nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ hiện đại nhƣ công nghệ gen, dây
chuyền đông khô hiện đại, công nghệ chăn nuôi chuẩn thức động vật thí
nghiệm, kiểm định chất lƣợng Vắcxin và Sinh phẩm nhằm nâng cao năng lực,
hiệu quả, chất lƣợng và phát triển các vắcxin và sinh phẩm mới, phục vụ nhu
cầu ngày càng tăng của nhân dân, góp phần vào công tác chăm sóc và bảo vệ
sức khoẻ toàn dân.
1.4 HỆ THỐNG SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI HƠI ĐỐT
1.4.1 Nguồn cấp hơi đốt – Lò hơi
Công ty VABIOTECH đƣợc trang bị 2 nồi hơi nhãn hiệu DMI – 300K
do hãng Dae Yeol Boiler (Korea) chế tạo, nhiên liệu sử dụng là dầu diezel
(DO). Nồi hơi đƣợc lắp đặt trọn bộ (Package Boiler), thân ngang kiểu ống lò
ống lửa. Ƣu điểm của nồi hơi trọn bộ là: Buồng đốt nhỏ, tốc độ truyền nhiệt

cao vì vậy quá trình hóa hơi diễn ra nhanh hơn. Hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu
lớn do đƣợc bố trí nhiều ống lửa có đƣờng kính nhỏ. Hiệu suất cháy cao do
đầu đốt sử dụng các công nghệ đốt tiên tiến.
Theo thiết kế thì tổng lƣu lƣợng hơi phục vụ nhu cầu sản xuất tại Công
ty VABIOTECH là khoảng 3000 kg/h với áp suất hơi P
bh
= 5barg (Áp suất
đồng hồ). Vì vậy, phƣơng thức vận hành hiện nay của 2 nồi hơi là hoạt động
luân phiên 1 hoạt động, 1 dự phòng.
- Nồi hơi DMI – 300K đƣợc trang bị thiết bị đốt Model DK – 32 (Công
ty Dae Yeol Boiler Hàn Quốc chế tạo). Sử dụng bơm cao áp cƣỡng bức tán
sƣơng DO và hòa trộn gió ngoài.
- Quạt gió: Kiểu ly tâm; Lƣu lƣợng Q
đm
= 48 m
3
/ ph; Công suất động
cơ 7,5 kW
- Chế độ đốt: 2 chế độ. Ở phụ tải nhiệt cao 2 béc đốt hoạt động và tại
phụ tải nhiệt thấp béc đốt sơ cấp hoạt động.
- Kiểu điều chỉnh công suất đốt: Điều chỉnh kiểu Rơle ON – OFF
- Công suất đốt định mức: 2.800 kW
BẢNG 1.2 Thông số kỹ thuật nồi hơi DMI – 300K
Thông số kỹ thuật
Đơn Vị
Giá trị định mức
Năng suất sinh hơi định mức
*
kg/ h
3000

Áp suất làm việc định mức
Bar(g)
10
Hiệu suất nhiệt
%
90
Diện tích tiếp nhiệt
m
2
33
Hành trình khói nóng
Pass
2
Suất tiêu hao nhiên liệu định mức
L/h
210
Điện áp làm việc
Volt
380 /3Φ – 50Hz
Công suất điện động cơ quạt
kW
7.5
Công suất điện động cơ bơm nƣớc
kW
4kW
Công suất điện động cơ bơm dầu
kW
0.75
Nguồn: Theo Catalogue của nhà sản xuất.
* Chú thích: Năng suất sinh hơi định mức đƣợc tính toán với nhiệt độ nƣớc

cấp tại 25
o
C, Áp suất làm việc định mức 10Bar(g), Nhiệt trị thấp của DO
43MJ/kg.
Nồi hơi DMI – 300K đƣợc trang bị hệ thống cấp nƣớc bổ sung gồm hệ
thống làm mềm nƣớc AquaSoft – TK20 và bể chứa nƣớc mềm cùng với Hệ
thống hòa trộn hóa chất chống đóng cáu bên trong nồi.
Hệ thống cấp nhiên liệu bao gồm: Bồn chứa dầu dung tích 9000 L;
Bình chứa dầu trung gian, Bơm dầu trung gian và bộ lọc dầu trên đƣờng cấp.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống nồi hơi (P&ID) đƣợc miêu tả trong Hình 1.
1.4.2 Một số thiết bị sử dụng hơi đốt chính
1.4.2.1 Thiết bị sản xuất hơi tinh khiết (Pure Steam Generator - PSG)
Thiết bị sản xuất hơi tinh khiết model FP – 1500 do công ty FineFa của
Hàn Quốc chế tạo cung cấp. Máy có khả năng sản xuất ra hơi tinh khiết đảm
bảo vô trùng, không có vi sinh vật sống (Pyrogen Free), không lẫn các khí
không ngƣng với độ khô 99,8% đáp ứng các yêu cầu GMP, phù hợp với tiêu
chuẩn sử dụng trong ngành dƣợc nói chung và sản xuất vắc xin nói riêng
(USP – United States Pharmacopoeia). Thiết bị đƣợc thiết kế chế tạo tuân thủ
các tiêu chuẩn ASME (American Society of Mechanical Engineer). Hơi tinh
khiết đƣợc sử dụng trong các thiết bị nồi hấp khử trùng (Autoclave), dùng để
vệ sinh các hệ thống lên men (CIP Fermenter) và các thiết bị pha chế khác
trong quá trình sản xuất vắc-xin.
1.4.2.2 Thiết bị sản xuất nước cất pha tiêm (WFI Distiller)
Thiết bị sản xuất nƣớc cất pha tiêm đƣợc thiết kế và chế tạo bởi công ty
FineFa Hàn Quốc. Thiết bị có chức năng sản xuất nƣớc cất chất lƣợng cao,
không nhiễm vi sinh vật sống (Pyrogen Free), phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ
thuật của nƣớc cất hai lần, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn GMPs.
Nƣớc cất hai lần đƣợc sử dụng để pha vắcxin, pha chế các dung dịch
làm môi trƣờng và rửa các dụng cụ trong quá trình sản xuất…
Thực trạng vận hành, hoạt động của hệ thống lò hơi, mạng phân phối

hơi, các hệ thống PSG và WFI sẽ đƣợc nói rõ trong Chƣơng II – Tính toán
cân bằng hệ thống mạng nhiệt.

CHƢƠNG II TÍNH TOÁN CÂN BẰNG HỆ THỐNG NHIỆT
2.1 HỆ THỐNG LÒ HƠI
Phần này trình bày về Đánh giá hoạt động của lò hơi (sử dụng các
phƣơng pháp trực tiếp và gián tiếp để tính hiệu suất lò hơi), xả đáy và xử lý
nƣớc của lò hơi.
2.1.1 Đánh giá hoạt động của lò hơi
Các thông số hoạt động của lò hơi nhƣ hiệu suất và tỷ lệ nƣớc bốc hơi,
giảm theo thời gian do quá trình đốt kém, tắc ngẽn bề mặt truyền nhiệt, hoạt
động và bảo trì kém. Ngay cả với một lò hơi mới, những nguyên nhân nhƣ
chất lƣợng nhiên liệu và chất lƣợng nƣớc đi xuống có thể khiến lò hơi hoạt
động kém. Cân bằng nhiệt sẽ giúp chúng ta xác định đƣợc những tổn thất
nhiệt có thể và không thể tránh khỏi. Kiểm định hiệu suất lò hơi sẽ giúp chúng
ta tìm ra sự chênh lệch giữa hiệu suất lò hơi cao nhất và hiệu suất lò hơi của
khu vực trục trặc chúng ta nhắm tới để có các biện pháp phù hợp.
2.1.2 Cân bằng nhiệt
Quá trình đốt cháy trong lò hơi có thể đƣợc mô tả bằng một sơ đồ dòng
năng lƣợng. Sơ đồ này cho thấy cách thức năng lƣợng đầu vào từ nhiên liệu
đƣợc chuyển thành các dòng năng lƣợng hữu dụng, nhiệt và dòng năng lƣợng
tổn thất. Độ dày mũi tên của một dòng tƣơng ứng với khối lƣợng năng lƣợng
sử dụng trong dòng đó.

HÌNH 2.1 Sơ đồ cân bằng năng lượng của một lò hơi
Cân bằng năng lƣợng là để cân bằng giữa tổng năng lƣợng đầu vào của lò hơi
với năng lƣợng đầu ra dƣới những dạng khác nhau. Hình dƣới đây minh hoạ
cho những tổn thất khác nhau xảy ra trong quá trình tạo hơi.

HÌNH 2.2 Minh họa các tổn thất trong quá trình tạo hơi

Có thể chia các tổn thất năng lƣợng thành tổn thất có thể và không thể tránh
khỏi. Mục tiêu của đánh giá Sản xuất Sạch hơn (Cleaner Production) và/hoặc
đánh giá năng lƣợng là nhằm giảm những tổn thất có thể tránh khỏi, tức là
nâng cao hiệu quả sử dụng năng lƣợng. Có thể tránh khỏi hoặc giảm bớt
những tổn thất dƣới đây:
 Tổn thất qua khói lò:
- Khí dƣ (giảm xuống mức tối thiểu có thể tuỳ theo công nghệ, vận
hành, vận hành (kiểm soát), và bảo trì của lò).
- Nhiệt độ của khí lò (giảm nhờ tối ƣu hoá bảo trì (làm sạch), tải; công
nghệ lò đốt và lò hơi tiên tiến hơn).
 Tổn thất qua nhiên liệu chƣa cháy hết trong khí lò và xỉ (tối ƣu hoá vận
hành và bảo trì, công nghệ lò đốt tiên tiến hơn).
 Tổn thất qua xả đáy (xử lý nƣớc cấp sạch, tuần hoàn nƣớc ngƣng)
 Tổn thất qua nƣớc ngƣng (thu hồi lƣợng nƣớc ngƣng tối đa có thể)
 Tổn thất do bức xạ và đối lƣu (giảm nhờ bảo ôn lò hơi tốt)
2.1.3 Hiệu suất lò hơi
Hiệu suất nhiệt của một lò hơi đƣợc định nghĩa là “phần trăm (nhiệt) năng
lƣợng đầu vào đƣợc sử dụng hiệu quả nhằm tạo ra hơi”.
Có hai phƣơng pháp đánh giá hiệu suất lò hơi:
 Phƣơng pháp Trực tiếp: Là phần năng lƣợng đạt đƣợc từ (nƣớc và hơi)
so với hàm lƣợng năng lƣợng trong nhiên liệu của lò hơi.
 Phƣơng pháp Gián tiếp: Hiệu suất là sự chênh lệch giữa tổn thất và
năng lƣợng đầu vào
2.2 TÍNH KIỂM TRA DỰA TRÊN SỐ LIỆU KIỂM TOÁN
Công ty Vắcxin và Sinh Phẩm Số 1 đƣợc trang bị 2 nồi hơi nhãn hiệu DMI –
300K do hãng Dae-Yeol Boiler (Hàn Quốc) chế tạo, sử dụng nhiên liệu dầu
diezel (DO). Đây là loại nồi hơi trọn bộ (Package Boiler) thân nằm ngang
kiểu ống lò ống lửa. Khi lắp đặt tại nhà máy, hệ thống này chỉ cần kết nối ống
dẫn hơi, ống cấp nƣớc, ống cung cấp nhiên liệu và nối điện là có thể đi vào
hoạt động.

Trong quá trình nồi hơi hoạt động, các dữ liệu vận hành của nồi hơi DMI–
300K số 1 và số 2 đƣợc thu thập trong các Bảng 2.1 và Bảng 2.2
BẢNG 2.1 Dữ liệu vận hành nồi hơi DMI – 300K số 1
STT
Thông số vận hành
Ký hiệu
Đơn vị
Giá trị đo
Giá trị cho
trƣớc
1
Thành phần nhiên liệu DO





+ Hàm lƣợng Carbon
C
lv

%

86.65

+ Hàm lƣợng Hydro
H
lv

%

13.3

+ Hàm lƣợng Oxy
O
lv

%

0

+ Hàm lƣợng Nitơ
N
lv

%

0

+ Hàm lƣợng Sulphur
S
lv

%

0.05

+ Hàm lƣợng tro
A
lv

%

0

+ Hàm lƣợng ẩm
W
lv

%

0

+ Nhiệt trị thấp làm việc LHV
Q
t
lv

kJ/kg

43000
2
Thành phần O
2
trong khói thải
O
2
kt

%

1.9

3
Thành phần CO2 trong khói thải
CO
2
kt

%
14,1

4
Thành phần CO trong khói thải
CO
kt

ppm
1

5
Nhiệt độ khói thải
t
kt

o
C
175

6
Nhiệt độ môi trƣờng

t
a

o
C
33

7
Độ ẩm không khí
h
k

kg/kg kk
0.018

8
Năng suất hơi thực tế
D
bh

kg/h
1000

9
Áp suất hơi thực tế
P
bh

Bar(g)
6

10
Tiêu hao dầu DO
B
kg/h
77

11
Nhiệt độ nƣớc cấp
t
nc

o
C
28

12
Nhiệt độ vỏ ngoài lớp bảo ôn
t
w

o
C
40


BẢNG 2.2 Dữ liệu vận hành nồi hơi DMI – 300K số 2
STT
Thông số vận hành
Ký hiệu

Đơn vị
Giá trị đo
Giá trị cho
trƣớc
1
Thành phần nhiên liệu DO





+ Hàm lƣợng Carbon
C
lv

%

86.65

+ Hàm lƣợng Hydro
H
lv

%

13.3

+ Hàm lƣợng Oxy
O
lv

%

0

+ Hàm lƣợng Nitơ
N
lv

%

0

+ Hàm lƣợng Sulphur
S
lv

%

0.05

+ Hàm lƣợng tro
A
lv

%

0

+ Hàm lƣợng ẩm

W
lv

%

0

+ Nhiệt trị thấp làm việc LHV
Q
t
lv

kJ/kg

43000
2
Thành phần O
2
trong khói thải
O
2
kt

%
1.5

3
Thành phần CO2 trong khói thải
CO
2

kt

%
14.7

4
Thành phần CO trong khói thải
CO
kt

ppm
33

5
Nhiệt độ khói thải
t
kt

o
C
174

6
Nhiệt độ môi trƣờng
t
a

o
C
33

7
Độ ẩm không khí
h
k

kg/kg kk
0.018

8
Năng suất hơi thực tế
D
bh

kg/h
1200

9
Áp suất hơi thực tế
P
bh

Bar(g)
6

10
Tiêu hao dầu DO
B
kg/h
92

11
Nhiệt độ nƣớc cấp
t
nc

o
C
28

12
Nhiệt độ vỏ ngoài lớp bảo ôn
t
w

o
C
41



Xác định hiệu suất lò hơi (Xét cho lò hơi số 1)
2.2.1 Phƣơng pháp trực tiếp (cân bằng thuận) [2]
Phƣơng pháp này còn gọi là “phƣơng pháp đầu vào-đầu ra” vì chỉ cần
biết đầu ra hữu ích (hơi) và đầu vào nhiệt (nhiên liệu) để đánh giá hiệu suất lò
hơi. Chúng ta sử dụng công thức sau để đánh giá hiệu suất:
Hiệu suất lò hơi η = (Đầu ra nhiệt / Đầu vào nhiệt) x 100%
bh
D(i" ' )
(%) .100%

.
nc
lv
t
i
BQ




Trong đó:
- η(%): Hiệu suất nhiệt tổng
- D: Sản lƣợng hơi tiêu thụ ; kg/h
- i”
bh
: Entanpi hơi bão hòa ở áp suất 6 bar(g)

(Tra Bảng nƣớc và hơi
bão hòa) ; kJ/kg
- i‟
nc
: Entanpi nƣớc cấp ở nhiệt độ 28
o
C (Tra Bảng nƣớc chƣa sôi và
hơi quá nhiệt) ; kJ/kg
- B: Lƣợng tiêu hao dầu DO ; kg/h
Năng suất sinh hơi thực tế của nồi đƣợc xác định nhƣ sau:
D = M
nc
– (M

xđ
+ M
rr
) ;kg/h
Trong đó:
- Tổng lƣợng nƣớc cấp vào nồi hơi đo đƣợc là M
nc
= 1050 kg/h
- Tổng lƣợng nƣớc xả đáy và rò rỉ tạm tính (M
xđ
+ M
rr
) = 50 kg/h
Nhƣ vậy sản lƣợng hơi bão hòa sẽ là:
D = 1050 – 50 = 1000 kg/h


Nhiệt độ hơi bão hòa:
1/4
1/4
100.( / 0,965) ;
100.(6 / 0,965)
158
o
S
o
T p C
C





Enthalpy hơi bão hòa:
2500 1,7. ; /
2500 1,7.158
2768,6 /
bh S
i T kJ kg
kJ kg




Enthalpy nƣớc cấp ở 28
o
C: i‟
nc
= 117 kJ/kg
Hiệu suất lò hơi:
1000.(2768.6 117)
.100%
77.43000
80,1%





Ƣu điểm của phƣơng pháp trực tiếp:
 Công nhân trong nhà máy có thể đánh giá nhanh hiệu suất lò hơi.

 Cách tính toán cần sử dụng ít thông số.
 Cần sử dụng ít thiết bị quan trắc.
 Dễ dàng so sánh tỷ lệ hoá hơi với số liệu nền
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp trực tiếp:
 Không giúp ngƣời vận hành xác định đƣợc tại sao hiệu suất của hệ
thống lại thấp hơn
 Không tính toán các tổn thất khác nhau theo các mức hiệu suất khác
nhau.
2.2.2 Phƣơng pháp gián tiếp (cân bằng nghịch): [2]
Phƣơng pháp gián tiếp còn đƣợc gọi là phƣơng pháp tổn thất nhiệt. Các
tiêu chuẩn tham khảo khi sử dụng phƣơng pháp này là Tiêu chuẩn Anh, BS
845:1987 và Tiêu chuẩn Mỹ ASME PTC-4-1 Power Test Code Steam
Generating Units.
Có thể tính toán hiệu suất bằng cách lấy 100 trừ đi phần trăm của tất cả
các nhiệt tổn thất nhƣ sau:
Hiệu suất lò hơi η(%) = 100 – (q
i
+ q
ii
+ q
iii
+ q
iv
+ q
v
+ q
vi
+ q
vii
+ q

viii
)
Trong đó, các tổn thất trên nguyên tắc ở lò hơi là tổn thất nhiệt:
q
i
. % tổn thất do khói thải
q
ii
. % tổn thất do nƣớc bay hơi đƣợc tạo thành (có H
2
trong nhiên liệu)
q
iii
. % tổn thất do độ ẩm trong nhiên liệu bay hơi
q
iv
. % tổn thất do độ ẩm trong không khí
q
v
. % tổn thất do nhiên liệu chƣa cháy hết trong tro, xỉ
q
vi
. % tổn thất do nhiên liệu chƣa cháy hết về mặt hóa học
q
vii
. % tổn thất do tỏa nhiệt ra bên ngoài (chù yếu là bức xạ và đối lƣu)
q
viii
. % tổn thất do xả lò và những tổn thất khác chƣa tính đƣợc.
(Tổn thất do độ ẩm trong nhiên liệu và do đốt cháy H

2
phụ thuộc vào nhiên
liệu và không thể kiểm soát thông qua thiết kế).
Với các thông số đã đo đạc, ta tính đƣợc:
- Lƣợng không khí lý thuyết:
11,43. 34,5.( /8) 4,32.
;/
100
11,43.86,65 34,5.13,3 4,32.0,05
100
14,5 /
lv lv lv lv
o
kk
C H O S
W kg kgDO
kg kgDO
  





- Hệ số không khí thừa α
kk
(EA – Excess Air):
2
2
%
.100%

21 %
1,9
.100%
21 1,9
9,9%
kt
kk
kt
O
O







Ở đây,
2
kt
O
là thành phần O
2
trong khói thải (%)
Lò hơi vận hành với một quạt gió cƣỡng bức (Forced Draft Fan - F.D
Fan – Xem hình 2.x. Sơ đồ nguyên lý lò hơi) nên buồng lửa có áp suất dƣơng,
một lƣợng khói sẽ lọt ra ngoài, do đó hệ số không khí thừa trong buồng lửa
(α
bl
) sẽ lớn hơn hệ số không khí thừa tại chỗ khói thải (α

kt
). Nhiệt độ trong
buồng lửa rất cao ~ (1300 ÷ 1400)
o
C nên không có thiết bị đo nào có thể đặt
vào trong để phân tích và đo đạc đƣợc. Tuy nhiên, lò đốt dầu DO thƣờng có α
nhỏ, nên sai số Δα giữa α
bl
và α
kt
là rất ít  có thể coi α
bl
~ α
kt
= α
kk
(α
kt
đƣợc
tính toán ở trên nhờ các thông số đo đƣợc từ thiết bị phân tích khói thải Testo
đặt tại ống khói).
- Lƣợng không khí thực tế:
(1 ). ; /
100
9,9
(1 ).14,5
100
15.9 /
o
kk

kk kk
W W kg kgDO
kg kgDO





Tính toán các tổn thất nhiệt:
i. Tổn thất nhiệt do khói thải:
.
. .( )
(%) .100
k p k k a
i
lv
t
m C t t
q
Q



m
k
: khối lƣợng khói khô theo kg/kgDO
m
k
= khối lƣợng khí cấp thực tế + khối lƣợng nhiên liệu cấp
= 15,9 + 1 = 16,9 kg/kgDO

C
p.k
: Nhiệt dung riêng của khí cháy (C
p.k
= 0,23 kcal/kg.K = 0,96 kJ/kg.K)
16,9.0,96.(175 33)
.100
43000
5,4%
i
q




ii. Tổn thất do nƣớc bay hơi tạo thành do có H
2
trong nhiên liệu:
9. .[584 .( )
(%)
9.13,3.[584 0,45.(175 33)
43000/ 4,18
7,5%
lv
p k a
ii
lv
t
H C t t
q

Q






(C
p
: Nhiệt dung riêng của hơi bão hòa; C
p
= 0,45 kcal/kg)
iii. Tổn thất do độ ẩm trong nhiên liệu bay hơi
Do W
lv
= 0%  q
iii
= 0%


iv. Tổn thất nhiệt do độ ẩm trong không khí
. . .( )
(%) .100
15,9.0,018.0,45.(175 33)
.100
43000 / 4,18
0,18 %
kk kk p k a
iv
lv

t
W h C t t
q
Q






(h
k
: độ ẩm của không khí; h
k
= 0,018 kg/kg không khí khô)
v. Tổn thất do nhiên liệu cháy không hết trong tro và xỉ q
v
= 0 %
vi. Tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học (tạo ra CO):
(%) 3,2. .
3,2.1 .9,9
0%
kt
vi kk
q CO
ppm





(CO
kt
: thành phần CO trong khói thải; CO
kt
= 1 ppm)
vii. Tổn thất do tỏa nhiệt ra bên ngoài (chù yếu là bức xạ và đối lƣu) [3]
( ). .( )
.100% .100%

vii bx dl w a
vii
lv lv
tt
Q A t t
q
B Q B Q




Trong đó:
α
bx
, α
đl
: hệ số trao đổi nhiệt bức xạ và đối lƣu của bề mặt lớp bảo ôn ;W/m
2
K
44

2
44
2
0,25 2
0,25
2
273 273
. .[( ) ( ) ]
100 100
;/
40 273 33 273
0,9.5,76.[( ) ( ) ]
100 100
40 33
6,15 /
.( ) ; /
1,2.(40 33)
1,95 /
wa
bx
wa
dl w a
tt
E
W m K
tt
W m K
B t t W m K
W m K

















Với:
E: độ đen bề mặt; E = 0,9
σ: hằng số Stefan-Boltzman; σ = 5,76 W/m
2
K
4

B: hằng số phụ thuộc vào cấu trúc hình dạng lò; lò nằm ngang B = 1,2
A: tổng diện tích bề mặt lớp bảo ôn ; m
2

Đƣờng kính trong thân lò d
1
= 1291 mm
Bề dày thân lò δ

1
= 10 mm
Bề dày lớp bào ôn δ
2
= 120 mm
Chiều dài thân lò l = 2708 mm
Đƣờng kính ngoài lớp bảo ôn d
2
= d
1
+ 2.( δ
1
+ δ
2
) = 1,551 m
t
w

, t
a
: nhiệt độ vỏ ngoài lớp bảo ôn và môi trƣờng xung quanh ;
o
C
Thay số ta đƣợc:
3,6.(6,15 1,95).3,14.1,551.2,708.(40 33)
.100%
77.43000
0,09%
vii
q





viii. Tổn thất do xả lò:
.( )
.100% .100%

50.(2768,6 117)
.100%
77.43000
4%
t
viii xa bh nc
viii
lv lv
t
Q D i i
q
B Q BQ






Các tổn thất khác chƣa tính đƣợc: 2%
Vậy, hiệu suất lò hơi:
η = 100 – (5,4 + 7,5 + 0,18 + 0,09 + 4 + 2) = 80,8 %
Suất hóa hơi của thiết bị:

43000
. .0,801 13
100 2768,6 117
lv
t
nc
bh
Q
n
ii

  

kgDO/kg hơi





Ƣu điểm của phƣơng pháp gián tiếp:
 Có thể đạt đƣợc cân bằng năng lƣợng và khối lƣợng hoàn tất cho mỗi
dòng riêng, giúp xác định giải pháp cải thiện hiệu suất lò hơi dễ dàng
hơn.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp gián tiếp:
 Tốn thời gian
 Cần sử dụng nhiều thiết bị trong phòng thí nghiệm để phân tích
BẢNG 2.3 Hoạt động của lò hơi số 1
STT
Thông số vận hành

Ký hiệu
Đơn vị
Giá trị tính toán
1
Hệ số không khí thừa
α
kk

%
9.9
2
Lƣợng không khí lý thuyết
W
0
kk

kg/kgDO
14.5
3
Lƣợng không khí thực tế
W
kk

kg/kgDO
15.9
4
Entanpi hơi bão hòa
i
bh
kJ/kg

2769
5
Entanpi nƣớc cấp
i
nc

kJ/kg
117
6
Tổn thất khói thải
q
2

%
5.4
7
Hiệu suất nồi hơi
η
%
80.1
8
Suất hóa hơi của thiết bị
n
kgDO/kghơi
13


Tính toán tƣơng tự đối với lò hơi số 2, ta lập đƣợc bảng sau:
BẢNG 2.4 Hoạt động của lò hơi số 2
STT

Thông số vận hành
Ký hiệu
Đơn vị
Giá trị đo
Giá trị
tính toán
1
Thành phần nhiên liệu DO





+ Hàm lƣợng Carbon
C
lv

%
86.65


+ Hàm lƣợng Hydrogen
H
lv

%
13.3


+ Hàm lƣợng Ôxy+Nitơ

O
lv
+N
lv

%
0


+ Hàm lƣợng Sulphur
S
lv

%
0.05


+ Hàm lƣợng tro
A
lv

%
0


+ Hàm lƣợng ẩm
W
lv

%

0


+ Nhiệt trị của dầu DO (LHV)
Q
t
lv

kJ/kg
43000

2
Nhiệt dung riêng của khí cháy
C
pK

kJ/kg.K

0.96
3
Thành phần O
2
trong khói thải
O
2
kt

%
1.5

4
Thành phần CO
2
trong khói thải
CO
2
kt

%
14.7

5
Thành phần CO trong khói thải
CO
kt

ppm
33

6
Nhiệt độ khói thải
t
kt

o
C
174

7
Nhiệt độ môi trƣờng

t
a

o
C
33

8
Hệ số không khí thừa
α
kk

%

7.7
9
Lƣợng không khí lý thuyết
W
0
kk

kg/kgDO

14.5
10
Lƣợng không khí thực tế
W
kk

kg/kgDO

15.6
11
Năng suất hơi thực tế
D
bh

kg/h
1200

12
Áp suất hơi thực tế
P
bh

Bar(g)
6

13
Entanpi hơi bão hòa
i
bh

kJ/kg

2769
14
Tiêu hao dầu DO
B
kg/h

92

15
Nhiệt độ nƣớc cấp
t
nc

o
C
28

16
Entanpi nƣớc cấp
i
nc

kJ/kg

117
17
Tổn thất khói thải
Q
2

%

5.2
18
Nhiệt độ vỏ ngoài lớp bảo ôn
t

w

o
C
41

19
Hiệu suất nồi hơi
η
%

80.3
20
Suất hóa hơi của thiết bị
n
kgDO/kghơi

13.0
2.2.3 Nhận xét thực trạng lò hơi số 1 và số 2
Qua việc xem xét các giá trị trong Bảng 2.3 và 2.4, ta thấy:
i. Hệ thống béc đốt (DO Burner) của nồi hơi hoạt động tốt, bộ điều
chỉnh lƣu lƣợng không khí cho quá trình đốt ở vị trí hợp lý.
ii. Tổn thất nhiệt do khói thoát q
2
= 5,4% cho thấy lƣợng nhiệt mà các
cụm ống sinh hơi nhận đƣợc từ quá trình cháy nhiên liệu khá tốt.
iii. Nhiệt độ vỏ ngoài của lớp bảo ôn đo đƣợc t
bô
= 40
o

C cho thấy tình
trạng lớp bảo ôn còn tốt.
Tuy nhiên hiệu suất nồi hơi qua cả hai cách tính thuận và nghịch chỉ đạt
khoảng 80%, hiệu suất này là khá thấp so với hiện trạng làm việc của thiết bị.
Đó là vì thiết bị này hoạt động ở chế độ phụ tải thấp, hệ thống điều chỉnh bộ
phận đốt chỉ hoạt động ở 2 trạng thái ON – OFF. Mỗi lần vòi đốt hoạt động
tiêu hao lƣợng DO lớn hơn so với khi đầu đốt hoạt động liên tục. Một lý do
nữa là thao tác xả đáy nồi hơi chƣa đƣợc kiểm soát dẫn đến tình trạng lãng phí
nhiệt khi thực hiện xả đáy.
2.2.4 Xả đáy lò hơi (Blow Down)
Khi nƣớc đƣợc đun sôi và tạo thành hơi, bất cứ chất rắn hoà tan nào
trong nƣớc sẽ đọng lại trong lò hơi. Nếu trong nƣớc cấp có nhiều chất rắn đƣa
vào lò hơi, chúng sẽ cô đặc lại và có thể sẽ vƣợt quá khả năng hoà tan và đóng
cặn. Khi mức độ cô đặc vƣợt quá một giới hạn nhất định sẽ gây ra hiện tƣợng
sủi bọt và làm hạn chế quá trình sinh hơi. Những chất rắn hòa tan này cũng
làm hình thành lớp cặn trong lò hơi và phát sinh những điểm quá nhiệt cục bộ
tại các bề mặt trao đổi nhiệt và gây ra các hƣ hỏng cho các dàn ống cụm sinh
hơi.
Vì vậy cần phải kiểm soát nồng độ chất rắn lơ lửng và hoà tan trong
nƣớc lò. Để giảm nồng độ chất rắn, ngƣời ta tiến hành “xả đáy” - một lƣợng
nƣớc nhất định sẽ đƣợc xả ra ngoài và lò hơi - bộ phận cấp nƣớc tự động bù
lại lƣợng nƣớc xả đáy này. Việc xả đáy là cần thiết để bảo vệ các bề mặt trao
đổi nhiệt trong lò hơi, nhƣng nếu xả đáy không hợp lý sẽ dẫn đến tổn thất một
lƣợng nhiệt lớn.
Tiêu chuẩn để xác định lƣợng xả đáy phù hợp cho nồi hơi đang hoạt
động là kiểm soát nồng độ chất rắn hòa tan (TDS – Total Dissolves Solids)
trong nƣớc lò. Đối với các nồi hơi đốt DO trọn bộ giới hạn tối đa cho phép
của TDS là 3000ppm [12].
Có 2 biện pháp xả đáy phổ biến đƣợc áp dụng đó là “Xả đáy gián đoạn” và
„Xả đáy liên tục”.

a) Xả đáy gián đoạn
Xả đáy gián đoạn đƣợc thực hiện thông qua việc vận hành bằng tay một
van gắn vào đƣờng ống xả tại điểm thấp nhất của nồi hơi để giảm các thông
số (TDS, độ dẫn, pH, nồng độ Silica và phốt phát) trong giới hạn định trƣớc
sao cho chất lƣợng hơi không bị ảnh hƣởng. Kiểu xả đáy này cũng là một
phƣơng pháp hiệu quả nhằm loại bỏ chất rắn đã rơi ra khỏi dung dịch và nằm
trên ống lửa và mặt trong của vỏ lò hơi. Trong xả đáy gián đoạn, đƣờng ống
có đƣờng kính rộng đƣợc mở trong một thời gian ngắn, phụ thuộc vào nguyên
tắc chung nhƣ “mỗi ca một lần trong vòng 2 phút”.
Xả đáy gián đoạn cần có một lƣợng nƣớc cấp vào lò hơi tăng lên nhiều
trong một thời gian ngắn, do đó có thể sẽ cần các máy bơm nƣớc cấp lớn hơn
so với xả đáy liên tục. Mức độ TDS cũng sẽ thay đổi, do đó gây ra những dao
động mức nƣớc của lò hơi do thay đổi kích thƣớc bong bóng hơi đi kèm với
những thay đổi về nồng độ chất rắn. Đồng thời, một lƣợng lớn nhiệt bị tổn
thất trong quá trình xả đáy gián đoạn.
b) Xả đáy liên tục
Có một dòng nhỏ nƣớc xả lò đƣợc xả liên tục. Điều này đảm bảo độ
tinh khiết của hơi và TDS ở một mức phụ tải hơi cho trƣớc. Khi van xả đáy
đƣợc thiết lập với các điều kiện cho trƣớc, không cần ngƣời vận hành phải
can thiệp thƣờng xuyên.
Mặc dù một lƣợng nhiệt lớn bị đƣa ra khỏi lò hơi, vẫn có các giải pháp
thu hồi nhiệt bằng cách sử dụng bể giãn áp và tạo ra hơi giãn áp. Có thể sử
dụng hơi giãn áp để đun sơ bộ nƣớc cấp lò hơi. Cách xả đáy này phổ biến với
các lò hơi áp suất cao.
Phần xả đáy của lò hơi giãn áp vẫn còn chứa một lƣợng nhiệt lớn và
một phần đáng kể trong số này có thể đƣợc thu hồi nhờ sử dụng bộ trao đổi
nhiệt để gia nhiệt nƣớc cấp đã qua xử lý.
c) Lợi ích của việc kiểm soát mức xả đáy
Kiểm soát tốt mức xả đáy của lò hơi sẽ giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và
bảo dƣỡng thiết bị, đó là:

 Giảm chi phí xử lý sơ bộ
 Giảm tiêu thụ nƣớc cấp qua xử lý
 Rút ngắn thời gian dừng hoạt động để bảo trì
 Tăng tuổi thọ của lò hơi
d) Tính toán lưu lượng xả đáy
Lƣu lƣợng xả đáy cần thiết để kiểm soát nồng độ chất rắn trong nƣớc lò đƣợc
xác định theo công thức:
Lượng xả đáy [%] =
TDS nước cấp qua xử lý x % nước cấp bổ xung qua xử lý
TDS tối đa cho phép
Với hiện trạng vận hành nồi hơi DMI – 300K tại Công ty VABIOTECH :
+ Nồng độ TDS tối đa cho phép = 3000ppm