Lịch sử của nồi hơi tầng sôi chứa đựng những câu chuyện thú vị và cũng giúp chúng ta hiểu rõ tiến trình phát triển của một công nghệ hiện đại nhất hiện nay.
Thông tin quan trọng
Lịch sử của nồi hơi tầng sôi bắt đầu từ năm 1920 bởi F. Winkler, Đức và tiếp tục phát triển tại nhiều quốc gia khác nhau như Mỹ, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ,…vì đây là hệ thống thân thiện với môi trường, khả năng sản sinh cực ít các loại khí thải SO2, NOx mà vẫn đảm bảo hiệu quả cao.
Bối cảnh ra đời của lò hơi tầng sôi
Nhu cầu sử dụng than bắt đầu tăng nhanh vào những năm 1970s do cuộc khủng hoảng dầu mỏ. Theo sau đó là các áp lực giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường do việc đốt than thải quá nhiều khí thải độc hại vào thập niên 1980s.
Từ đó, một loạt các công nghệ làm sạch than trước khi đốt, kiểm soát môi trường sau khi đốt, khí hóa và lỏng hóa than trước khi đốt ra đời nhằm giải quyết các vấn đề về môi trường.
Về cơ bản, công nghệ làm sạch than có thể bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học hoặc sinh học để giảm nồng độ lưu huỳnh và tro của than trước khi đưa vào lò đốt. Còn công nghệ kiểm soát môi trường sau khi đốt liên quan đến quá trình khử lưu huỳnh, kiểm soát nồng độ NOx, loại bỏ SO2 do quá trình đốt sinh ra.
Trong số đó, công nghệ lò hơi đốt tầng sôi bắt đầu được các nhà máy điện và sản xuất công nghiệp đầu tư nhờ khả năng giảm thiểu SO2 và NOx tuyệt vời mà không cần thêm thiết bị đốt sau.
Lịch sử hình thành và phát triển của nồi hơi tầng sôi
Công nghệ nồi hơi tầng sôi được phát triển từ những năm đầu của thế kỷ 20, khi F. Winkler phát minh ra máy phát khí tầng sôi đầu tiên tại Đức. Đến những năm 1930 và 1940, công nghệ này được Đức tiếp tục phát triển để sử dụng vào mục đích khí hóa than và tinh chế kim loại.
Tại Mỹ
1930, nồi hơi tầng sôi được phát triển bởi ngành công nghiệp dầu mỏ để tăng tốc quá trình crack xúc tác dầu. Và hiện nay, người ta đã xác định đây chính là công nghệ chủ chốt trong các thiết bị lò hơi.
Tại Mỹ, cũng cùng năm 1960, người ta bắt đầu nghiên cứu một công nghệ tầng sôi cho phép đốt các nhiên liệu rắn và giảm khí SO2 và NOx mà không yêu cầu xử lý hậu đốt của khí thải bằng các phương pháp như khử lưu huỳnh khí thải và khử NOx xúc tác chọn lọc.
Và quá trình nghiên cứu này càng được tăng tốc bởi hai sự kiện: 1) Khủng hoảng dầu diễn ra năm 1973 và 1979; 2) Sự ra đời của các quy định về khí thải tại các nhà máy điện.
Một số tổ chức tại Mỹ như Cơ quan Bảo vệ Môi trường (Environmental Protection Agency), Bộ Năng lượng (DOE – the Department of Energy) và Viện Nghiên cứu Năng lượng Điện (the Electric Power Research Institute) ban đầu tập trung phát triển công nghệ lò hơi tầng sôi sủi bọt.
Cơ sở thử nghiệm AFBC 0,5 MW đầu tiên được xây dựng ở Alexandria, Virginia, với sự tài trợ của chính phủ. Đến đầu những năm 1980, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã mở rộng chương trình phát triển nồi hơi tầng sôi sủi bọt, xây dựng và vận hành đồng thời ba tổ máy:
- Lò hơi tầng sôi sủi bọt AFBC 45.000-kg/h (100.000-lb/h);
- Nồi hơi đốt than 22.000-kg/h (50.000 -lb/h);
- Nồi hơi tầng sôi 9.000-kg/h (20.000-lb/h);
Song song với Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Viện Nghiên cứu Năng lượng Điện của quốc gia này cũng tập trung nỗ lực nghiên cứu vào việc phát triển các nhà máy điện nồi hơi tầng sôi.
Dự án đầu tiên của tổ chức này nằm ở trung tâm nghiên cứu Babcock & Wilcox ở Alliance, Ohio, vào năm 1977.
Đến giữa năm 1990, một số nhà máy ứng dụng lò hơi tầng sôi có quy mô từ 100 – 160MW thậm chí 250MW đã được đưa vào hoạt động.
Tại Anh và các quốc gia khác
Vào đầu những năm 1960, Douglas Elliott đã đưa ra ý tưởng đốt thay vì khí hóa than trong lò đốt tầng sôi sủi bọt. Ông đã nhận ra những lợi ích đáng kể của việc tạo ra hơi nước bằng cách đặt các ống trao đổi nhiệt trên một lò đốt tầng sôi sủi bọt chạy bằng than.
Elliott đã thuyết phục các chuyên gia tại Hiệp hội nghiên cứu sử dụng than của Anh và Ủy ban than quốc gia của Vương quốc Anh sử dụng nồi hơi tầng sôi sủi bọt. Ngay sau đó, một chương trình nghiên cứu chuyên sâu đã được thực hiện tại Marchwood để phát triển và áp dụng những phát hiện của Elliott về nồi hơi tầng sôi sủi bọt.
Việc tạo ra hơi nước từ lò hơi tầng sôi đốt nhiên liệu sinh khối (biomass) có thể được truy vết lại từ năm 1982 khi một lò hơi đốt trấu rời có công suất 10 tấn/giờ được thiết kế bởi Prabir Basu đã được vận hành tại Ấn Độ.
Kể từ đó, rất nhiều loại lò tầng sôi, đốt nhiều loại nhiên liệu khác nhau đã được phát triển và thương mại hóa trên toàn thế giới. Trong số các loại lò tầng sôi khác nhau, lò hơi tầng sôi bọt (BFB) có lẽ là loại được sử dụng phổ biến nhất và đã thay thế hầu hết các lò hơi truyền thống như lò ghi xích và lò ghi tĩnh.
Một lò hơi tầng sôi bọt điển hình bao gồm buồng đốt tầng sôi và các phần trao đổi nhiệt gần như tương tự các lò hơi thông thường.
Kết luận
Trên đây là những thông tin về lịch sử của nồi hơi tầng sôi. Hy vọng bài viết này sẽ mang đến cho quý khách những thông tin bổ ích.
