Nồi hơi tàu thủy

Hiện nay, hơi nước là một trong những công chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dịch vụ. Có thể nhận thấy sự có mặt của hơi nước trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội từ những ứng dụng công nghiệp nặng như sản xuất năng lượng, gia công chế tạo... đến những nhu cầu hàng ngày của con người như hâm nóng, sấy sưởi...
Một số liệu thống kê về năng lượng cho thấy, tính trên toàn thế giới 80 – 90% điện năng sản xuất được là từ việc sử dụng hơi nước. Sở dĩ hơi nước phổ biến như vậy là do nó có rất nhiều ưu điểm như: tính kinh tế, sẵn có hoặc dễ kiến tạo, không độc hại, có khả năng giãn nở lớn, sinh công lớn...

Nói riêng về lĩnh vực kỹ thuật tàu thủy, từ thế kỷ 17 – 18, hơi nước đã được ứng dụng rất phổ biến trên các con tàu để phục vụ cho hệ động lực tàu thủy. Ngày nay, tuy hệ động lực Diesel gần như đã được trang bị cho toàn bộ đội tàu thế giới, hơi nước vẫn được sử dụng cho nhiều mục đích cần thiết trên tàu như: sinh công trong các máy phụ, phục vụ sinh hoạt của thuyền viên, là chất công tác trong các thiết bị trao đổi nhiệt...

Nồi hơi và tua bin hơi là hai thiết bị chính trong hệ động lực hơi nước. Nếu nồi hơi là thiết bị sinh hơi thì tua bin hơi là thiết bị tiêu thụ hơi để sinh công. Với hệ động lực hơi nước ở trên bờ, tua bin hơi được sử dụng để lai máy phát điện. Với hệ động lực hơi nước dưới tàu biển, tua bin hơi được sử dụng để lai chân vịt tàu thủy.

Một cách tổng quát thì nồi hơi (boiler) là một thiết bị chịu áp lực có chức năng biến nước thành hơi nhờ nhiệt năng có được từ việc đốt cháy nhiên liệu. Trên tàu thủy, nồi hơi được sử dụng như một thiết bị phụ, còn tua bin hơi thường được sử dụng để lai các máy phụ khác như bơm, máy phát điện... Nói chung, nồi hơi và tua bin hơi là hai thiết bị quan trọng trên tàu.
                                     Minh họa cho một kiều nồi hơi trên tàu thủy

Về mặt chức năng, nồi hơi có thể được xem như một thiết bị trao đổi nhiệt, trong đó diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa hai loại môi chất là khí lò và nước cấp nồi. Nồi hơi là một thiết bị trao đổi nhiệt có biến đổi pha giống như bầu ngưng hơi nước nhưng quá trình biến đổi pha là từ pha lỏng chuyển sang pha hơi, ngược lại với bầu ngưng. Tuy nhiên, kết cấu của nồi hơi phức tạp hơn nhiều so với các thiết bị trao đổi nhiệt khác do được lắp thêm nhiều thiết bị phục vụ.

Nhiên liệu hay chất đốt dùng cho nồi hơi có thể là than, dầu hoặc khí đốt. Tất cả nồi hơi sử dụng trên tàu đều là nồi hơi đốt dầu. Do đó, phạm vi bài báo chỉ đề cập đến loại nồi hơi này.

Các yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy

Nồi hơi đốt dầu sử dụng trên tàu thủy cần thỏa mãn những yêu cầu sau đây:

1. An toàn khi sử dụng. Đây là yêu cầu quan trọng nhất vì nếu có sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của nồi hơi, sự làm việc bình thường của máy móc xung quanh sẽ bị ảnh hưởng, gây tai nạn cho thuyền viên, làm ảnh hưởng đến hoạt động của tàu, các hệ thống phục vụ. Với nồi hơi chính, sự cố nồi hơi có thể làm cho tàu dừng. Do đó, đối với tàu thủy chỉ có các kiểu nồi hơi có cấu tạo bền, chắc, đã qua thử nghiệm kỹ lưỡng mới được sử dụng.

2. Kích thước nhỏ, gọn nhẹ, dễ bố trí trên tàu. Điều này nhằm tăng trọng tải, mở rộng tầm xa hoạt động của tàu. Do đó, nồi hơi tàu thủy thường là loại có nhiệt tải lớn, suất bốc hơi lớn, lưu tốc khí lò nhanh, số bầu nồi ít, đường kính bầu nồi và ống bé để giảm độ dày và trọng lượng.

3. Cấu tạo đơn giản, thuận tiện cho việc khai thác, sửa chữa. Yêu cầu này cần được đảm bảo do thuyền viên trên tàu thường thay đổi liên tục. Ngoài ra, nồi hơi tàu thủy phải là loại phù hợp với trình độ của kỹ sư máy trên tàu.

4. Tính kinh tế cao. Yêu cầu này thể hiện ở chỗ: đảm bảo hiệu suất ở toàn tải, hiệu suất giảm ít khi nhẹ tải; suất tiêu hao nhiên liệu thấp; tuổi thọ cao; chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa dài...

5. Tính cơ động cao. Tính cơ động cao thể hiện ở chỗ: thời gian đốt nồi lấy hơi nhanh, có thể nhanh chóng tăng giảm tải để thích ứng với sự thay đổi chế độ làm việc của tuan bin hơi (với hệ động lực hơi nước).

Chú ý rằng yêu cầu đối với nồi hơi của các loại tàu không giống nhau. Tàu khách, tàu hàng chạy định tuyến được cung cấp đều đặn một loại dầu đốt, có điều kiện kiểm tra sửa chữa ở cảng, thời gian điều động tàu (manouvering) ít, hầu hết thời gian làm việc đều ở chế độ toàn tải nên cần bảo đảm hiệu suất cao khi tàu chạy bình thường (tốc độ định mức). Tàu kéo, tàu cá, tàu công trình... làm việc ở chế độ tải hay thay đổi, đôi khi lại cần lai dắt nên yêu cầu tính cơ động tốt và bảo đảm hiệu suất cao kể cả khi nhẹ tải. Tàu chiến yêu cầu thời gian đốt nồi lấy hơi thật ngắn và tính cơ động rất cao.

Yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy rất khác so với nồi hơi trên bờ: kích thước, trọng lượng, cấu tạo phải gọn nhẹ, đơn giản hơn, chất đốt tốt hơn. Song nồi hơi tàu thủy không phải lúc nào cũng hoạt động nên có điều kiện thường xuyên rửa nồi và sửa chữa.

Các yêu cầu kể trên mang tính chất tương đối và có thể không hoàn toàn thống nhất với nhau. Ví dụ, lượng nước nồi ít sẽ rút ngắn được thời gian đốt nồi lấy hơi, giảm trọng lượng nồi hơi, song mực nước nồi và áp suất hơi nước có thể kém ổn định.

Nồi hơi tàu thủy Aalborrg

Công ty TNHH công nghiệp Aalborrg HP (liên doanh giữa Vinashin và Đan Mạch) chuyên sản xuất nồi hơi tàu thủy phục vụ ngành đóng tàu trong nước và xuất khẩu. Trong số các nồi hơi được sản xuất tại Công ty có tới 80% là xuất khẩu sang các nước châu Âu, châu Á và cung cấp cho các dự án đóng tàu của Tổng công ty Công nghiệp tàu thủy như: tàu chở hàng 34.000 DWT của Anh Quốc, tàu chở 6.900 ôtô, 4.600 ôtô cho Na Uy và Ixraen, tàu dầu 104.000 DWT, kho nổi FSO5, các loại tàu hàng 20.000 DWT, 54.000 DWT cho các chủ tàu trong nước và xuất khẩu. Việc sản xuất nồi hơi tại Việt Nam góp phần quan trọng nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và cũng là đẩy mạnh sự phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu.

Aalborg Industries là nhà cung cấp hàng đầu trên thị trường về các giải pháp nồi hơi cho tất cả các chủng loại tàu thương mại đến các khách hàng trong lĩnh vực hàng hải trên toàn thế giới. Kể từ năm 1919, công ty đã sản xuất hơn 35.000 nồi hơi theo kiểu dáng của mình.

Loạt nồi hơi nhãn hiệu MISSIONTM của Aalborg Industries gồm các loại nồi đốt hơi nước và nước nóng, các bộ phận tiết kiệm khí xả sau động cơdiezen và các nồi hơi phục hồi nhiệt thải sau tuốc bin khí. Các nồi hơi và bộ phận toả nhiệt lỏng được cung cấp ở trạng thái sẵn sàng để vận hành với các bộ phận đốt dầu/khí tiên tiến hiệu KBTM và các hệ thống kiểm soát.

 

T.My

 

Go to top