Tại Việt Nam, việc sử dụng các loại lò hơi tầng sôi đang rất phát triển dù mức độ thấp hơn so với các nước khác. Trong đó, lò hơi tầng sôi tuần hoàn được đưa vào ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất năng lượng như nhà máy điện, công nghiệp, hóa chất và luyện kim,…

Để có thể hiểu rõ hơn về đặc tính của dòng lò hơi này, Vietnam Zero Waste muốn chia sẻ tổng quan về nồi hơi tầng sôi tuần hoàn dưới bài viết này.

Những thông tin quan trọng:

• Lò hơi tầng sôi tuần hoàn là hệ thống chuyển đổi năng lượng giúp sản xuất ra điện năng và sử dụng công nghệ nhiệt lạnh.
• Nguyên lý hoạt động dựa trên phương pháp lép động hóa nhiệt chất, giúp nhiệt được đưa vào hệ thống và tạo ra áp lực.

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) là gì?

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed Boiler – CFB) là một hệ thống biến đổi năng lượng được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất điện hoặc cung cấp năng lượng cho một số ứng dụng khác. Hệ thống này sử dụng một tầng chất lỏng động, trong đó các hạt vật liệu nhỏ như cát được sử dụng để giúp truyền nhiệt hiệu quả.

Chính vì thế, lò hơi CFB được phát triển nhằm giảm thiểu sự cháy kiệt năng lượng quá mức và tăng độ hiệu quả của quá trình cháy nhiên liệu.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn hoạt động dựa trên nguyên lý chưng cất nước bằng cách đưa nước từ bề mặt vào ống hơi, sau đó nước được đốt cháy bởi lửa trong đường ống nhằm tạo ra hơi nước. Tiếp đến hơi nước được đưa vào tầng sôi trong lò hơi để tạo thành bụi hơi.

Với bụi hơi tạo thành này sẽ tạo ra động lực đẩy và di chuyển qua các bộ phận của lò hơi CFB, sản sinh năng lượng cơ học.

a. Cấu tạo

• Bể chứa nước: Là nơi nước được lưu trữ và đưa về lò hơi bởi bộ phận bơm nước. Bể chứa nước được thiết kế để giúp đứa nước đến các bộ phận khác trong lò hơi.
• Hệ thống đốt nhiên liệu: Bao gồm các bộ phần dùng để đốt nhiên liệu như bumber (dầu đốt), hệ thống cung cấp nhiên liệu (gas hoặc dầu), bộ điều khiển và cung cấp khí quạt.
• Hệ thống đường ống hơi: Là nơi mà hơi nước được đưa từ bể chứa nước vào lò hơi bằng các ống hơi, và hơi nước sẽ được đưa từ tầng sôi đến các phần khác của lò hơi.
• Tầng sôi: Đây là nơi sản xuất hơi nước, nơi mà nước từ ống hơi được chảy vào và được đốt trong hệ thống đốt nhiên liệu sau đó biến thành hơi nước. Khi hơi nước đã được sản xuất xong sẽ di chuyển qua các bộ phận khác trong lò hơi nhằm tạo ra năng lượng.
• Hệ thống bảo trì và an toàn: Gồm các thiết bị đo nhiệt độ, áp suất và các cảm biến an toàn.

b. Nguyên lý hoạt động

Hoạt động dựa trên phương pháp lép động hóa nhiệt chất, giúp nhiệt được đưa vào hệ thống và tạo ra áp lực để sản xuất điện.

Nguyên lý hoạt động của nồi hơi CFB được miêu tả bằng các bước như sau:

• Bước 1 – Đầu vào nhiên liệu: Than đá hoặc dầu sẽ được đưa vào lò hơi thông qua các bơm và băng tải, cung cấp đến hệ thống đốt cháy.
• Bước 2 – Hệ thống đốt cháy: Bao gồm burner, bộ điều điều khiển nhiên liệu, bộ điều khiển oxy và các bộ phận khác giúp kiểm soát chất lượng nhiên liệu và tạo ra quá trình đốt. Năng lượng sẽ được dẫn vào lò hơi tầng sôi tuần hoàn thông qua việc đốt cháy nhiên liệu.
• Bước 3 – Hệ thống ống hơi và tầng sôi: Nước được đưa vào lò hơi thông qua hệ thống ống hơi và được đốt trong hệ thống đốt cháy để tạo ra hơi nước. Sau đó hơi nước được đưa vào tầng sôi trong lò hơi. Đây là nơi mà hơi nước sẽ được chuyển đổi thành bụi hơi với áp suất cao và chuyển động qua hệ thống để tạo ra năng lượng cơ học.
• Bước 4 – Hệ thống kiểm soát: Nhằm đảm bảo rằng lò hơi được sử dụng an toàn và hiệu quả. Hệ thống bao gồm các bộ phận để đo lường và giám sát áp suất, nhiệt độ và các thông số khác liên quan đến hiệu suất của lò hơi CFB.
• Bước 5 – Truyền động lực: Hơi nước tạo ra động lực để di chuyển qua các bộ phận của lò hơi và tạo ra năng lượng cơ học để chuyển đổi thành dòng điện hoặc áp suất nhằm sử dụng cho các ứng dụng cơ khí. Hệ thống truyền động lực được thiết kế để hoạt động với độ chính xác cao và giám sát để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất vận hành cao.

Tóm lại, lò hơi tầng sôi tuần hoàn là một hệ thống giúp sản xuất ra điện năng và sử dụng công nghệ nhiệt lạnh. Nguyên lý hoạt động của lò hơi CFB là đưa nhiên liệu vào hệ thống đốt cháy, tạo ra nhiệt để đốt nước và chuyển đổi nó thành bụi hơi nước. Năng lượng của bụi hơi nước tạo ra động lực qua các bộ phận của lò hơi nhằm tạo ra năng lượng cơ học, hoặc chuyển đổi thành dòng điện hoặc áp suất.

Ưu và nhược điểm của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

a. Ưu điểm

• Đa dạng nhiên liệu: Vì nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá, dầu và khí, giúp tăng tính linh hoạt và giảm chi phí sản xuất.
• Hiệu suất cao: Nhờ thiết kế truyền nhiệt hiệu quả, lò hơi CFB có hiệu suất cao hơn so với các loại hệ thống khác trong việc phát điện.
• Giảm thiểu khí thải độc hại: Lò hơi CFB tiêu thụ ít nhiên liệu và sản sinh sit khí thải độc hại, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.
• Độ bền cao: Vì được làm bằng vật liệu chịu nhiệt chất lượng cao, giúp tăng độ bền và tuổi thọ của hệ thống.

b. Nhược điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu của lò hơi tầng sôi tuần hoàn cao hơn so với các hệ thống khác.
• Đòi hỏi diện tích lớn để lắp đặt hệ thống, tạo điều kiện cho việc lưu thông chất lỏng và rắn trong tầng sôi.
• Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn yêu cầu hệ thống điều khiển và kiểm soát tỷ lệ chất lỏng, không khí, nếu không được kiểm soát tốt sẽ dẫn đến giảm hiệu quả và tăng nguy cơ tai nạn.
• Lò hơi CFB tiêu thụ nước rất nhiều trong quá trình sản xuất điện, gây áp lực khó khăn cho quá trình xuất trong môi trường có tài nguyên nước hạn hẹp.

Vì vậy các doanh nghiệp cần xem xét kỹ các ưu và nhược điểm này để đảm bảo lựa chọn và vận hành được hiệu quả, bền vững.

Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật của lò hơi tầng sôi tuần hoàn được thiết kế tùy thuộc vào nhiều yếu tố như nhiên liệu sử dụng, công suất sản xuất, thể tích và chiều cao của hệ thống. Dưới đây là thông số kỹ thuật cơ bản của lò hơi CFB:

• Công suất từ vài MW đến hàng trăm MW.
• Áp suất hoạt động từ 10 đến 100 bar.
• Nhiệt độ hoạt động từ 500 đến 900 độ C.
• Hiệu suất thường từ 80% đến 90%.
• Độ ồn khoảng 70 đến 90 dB tại vị trí làm việc.
• Hệ thống thanh trừng NOx và khử trùng bụi gồm các thiết bị giảm chất ô nhiễm.
• Tiêu thụ nước từ 30 đến 150 m3/KWh, tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống.

Các thông số kỹ thuật này có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố như mục đích sử dụng, nhiên liệu và yêu cầu sản xuất cụ thể cùng từng doanh nghiệp. Những thông số kỹ thuật mà Vietnam Zero Waste cung cấp trên này giúp doanh nghiệp có cái nhìn tổng quan hơn về lò hơi tầng sôi tuần hoàn và giúp hiểu rõ hơn về tính năng cũng như khả năng của hệ thống sản xuất năng lượng này.

Cần làm gì để sử dụng lò hơi CFB hiệu quả và an toàn?

Việc sử dụng lò hơi tầng sôi tuần hoàn trong sản xuất năng lượng là phương pháp tiên tiến gồm nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại nồi hơi thông thường khác. Nhằm đảm bảo việc sử dụng CFB hiệu quả và an toàn, cần lưu ý một số điều sau:

Sắp xếp thời gian định kỳ kiểm tra và bảo dưỡng

Định kỳ kiểm tra và bảo dưỡng là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo lò hơi tầng sôi tuần hoàn hoạt động bình thường, đạt hiệu suất cao và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành cũng như môi trường xung quanh. Cần nên làm gì để định kỳ kiểm tra và bảo dưỡng đúng cách? Sau đây là một số điều cần biết trong việc định kỳ kiểm tra và bảo dưỡng cho lò hơi tầng sôi tuần hoàn:

• Xác định các yếu tố cần kiểm tra và bảo dưỡng
• Thực hiện định kỳ kiểm tra và bảo dưỡng
• Bảo trì lò hơi
• Thay thế linh kiện cũ
• Kiểm tra hiệu suất

Tuy nhiên, nếu chỉ định kỳ kiểm tra và bảo dưỡng thôi là chưa đủ. Ta cần giám sát chặt chẽ lưu lượng nhiên liệu và không khí để đảo bảo hiệu quả trong quá trình hoạt động.

Điều khiển lưu lượng nhiên liệu và không khí

Quá trình này giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động của lò hơi và đạt được sản lượng ở mức tối đa, giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường bên ngoài. Để có thể tối ưu được quá trình này, dưới đây là một số cách để điều khiển lưu lượng nhiên liệu và không khí của lò hơi tầng sôi tuần hoàn:

• Điều chỉnh lưu lượng nguồn nhiên liệu
• Điều chỉnh lưu lượng không khí
• Sử dụng thiết bị điều khiển lưu lượng
• Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ điều khiển tự động

Bên cạnh đó, việc kiểm soát áp suất cũng rất quan trọng vì khi được tối ưu sẽ giúp đảm bảo được an toàn cho lò hơi và tăng hiệu suất sản xuất.

Kiểm soát áp suất của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Để có thể kiểm soát hiệu suấtsuất một cách chặt nhất nhằm đảm bảo quá trình vận hành được diễn ra hiệu quả và an toàn cho các thành phần của loại lò hơi này, cần lưu ý những cách sau:

• Điều khiển áp suất bằng công nghệ tự động
• Sử dụng van điều khiển áp suất
• Kiểm soát lưu lượng gió và nhiên liệu
• Xác định áp suất yêu cầu

Ngoài việc bảo dưỡng cũng như kiểm tra chặt chẽ quá trình vận hành thì xử lý nước và chất thải cũng là yếu tố luôn được các doanh nghiệp xem trọng vì các tác nhân ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường bên ngoài và đời sống con người.

Xử lý nước và chất thải của lò hơi

Việc xử lý nước và chất thải từ quá trình sản xuất của lò hơi tầng sôi tuần hoàn là vô cùng quan trọng và cần thiết. Dưới đây là một số cách để xử lý nước và chất thải hiệu quả cho lò hơi:

• Lọc nước
• Sử dụng hệ thống xử lý nước thải
• Sử dụng hệ thống tái chế
• Sử dụng chất hoạt động bề mặt
• Thực hiện các phương pháp xử lý chất thải
• Quản lý chất thải

Điều chỉnh các tham số hoạt động của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn

Với tính linh hoạt của CFB, việc điều chỉnh các tham số như:

• Nhiệt độ
• Lưu lượng nhiên liệu
• Không khí

Nhằm ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn của quá trình ứng dụng lò hơi tầng sôi tuần hoàn.

Việc ứng dụng lò hơi tầng sôi tuần hoàn trong các ngành công nghiệp và điện lực là vô cùng quan trọng. Vì vậy để đảm bảo được độ an toàn, hiệu suất cũng như tuổi thọ cho hệ thống, các doanh nghiệp nên lưu ý các yếu tố quan trọng mà Vietnam Zero Waste đã chia sẻ ở trên. Hy vọng rằng bài viết này sẽ giúp bạn thu thập được nhiều thông tin bổ ích.