Nồi hơi công nghiệp tầng sôi

1. Nồi hơi tầng sôiĐây là công nghệ được phát triển từ công nghệ đốt trên ghi cố định. Gió cấp một được thổi từ dưới ghi lên. Khi tốc độ gió đủ lớn sẽ tạo ra một lực cuốn thắng được trọng lực của hạt và khi đó, các hạt sẽ bắt đầu dịch chuyển lên trên tạo ra một lớp hạt lơ lửng giống như một lớp chất lỏng. Chiều cao lớp sôi được giữ cố định trong một khoảng cho phép nào đó. Không gian cháy chỉ chiếm một phần trong toàn bộ buồng đốt. Gió cấp vào từ quạt có hai nhiệm vụ: cung cấp không khí cho quá trình cháy của nhiên liệu, tạo và duy trì lớp sôi.Hệ thống buồng đốt nồi hơi tầng sôi bao gồm 02 loại chính:

   + Hệ thống nồi hơi tầng sôi không tuần hoàn (Bubling Bed)

   + Hệ thống nồi hơi tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed Combustion)

Nồi hơi tầng sôi là gì?

Nồi hơi tầng sôi là loại nồi hơi sử dụng công nghệ đốt cháy nhiên liệu trong lớp vật liệu dạng hạt (thường là cát) ở trạng thái sôi nhờ luồng không khí thổi qua. Công nghệ này giúp đốt cháy nhiên liệu hiệu quả, giảm thiểu phát thải và sử dụng được nhiều loại nhiên liệu, từ than đá, sinh khối đến nhiên liệu rắn khác.

Nồi hơi tầng sôi thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: năng lượng, thực phẩm và đồ uống.

Nguyên lý làm việc của nồi hơi tầng sôi

Trong buồng đốt của nồi hơi tầng sôi, nhiên liệu được trộn đều với một lớp vật liệu hạt. Khi đốt cháy ở nhiệt độ cao, lớp vật liệu này sẽ được nang lên trong buồn đốt do áp lực của không khí. Điều này tạo ra một bề mặt tiếp xúc rất lớn giữa nhiên liệu và không khí, giúp quá trình đốt cháy diễn ra hoàn toàn và hiệu quả. Nhiệt lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy được truyền qua lớp vật liệu hạt và các ống dẫn nhiệt để làm nóng nước bên trong nồi hơi. Nước khi đạt đến nhiệt độ sôi sẽ chuyển hóa thành hơi nước.

Ưu điểm của nồi hơi tầng sôi

+ Nồi hơi tầng sôi giúp tiết kiệm tối đa chi phí bởi khả năng sử dụng cả nhiên liệu từ các phế phẩm nông và công nghiệp.

+ Nồi hơi có khả năng vận hành tự động cao, ít phụ thuộc vào con người

+ Nồi hơi được thiết kế có bộ tiết kiệm nhiệt qua đó đảm bảo nhiệt độ của khói dưới 150oC và có hiệu suất cao.

+ Hệ thống xử lý khói bụi tiên tiến giúp giảm phát thải các chất nguy hại ra môi trường

+ Trong nồi hơi có thành phần kiềm trong tro bị bốc hơi nên tro không bị dính bám vào ống lò, giúp tiết kiệm được tối đa các công đoạn vệ sinh và bảo trì lò thời gian.

+ Chi phí nhiên liệu, vận hành thấp, tuổi thọ lò cao

Cấu tạo của lò hơi tầng sôi

Hệ thống cấp liệu

Hệ thống cấp liệu bao gồm: băng tải, gàu tải, vít…có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu liên tục cho buồng đốt. Nhiên liệu như sinh khối, than hoặc chất thải công nghiệp được đưa vào nồi hơi tầng sôi thông qua các băng tải, gàu tải hoặc vít, giúp duy trì lượng nhiên liệu ổn định trong suốt quá trình vận hành.

Đặc biệt, hệ thống cấp liệu còn có thêm bộ phận cảm biến giúp đo lường khối lượng nhiên liệu được cấp vào lò. Điều đó cho phép theo dõi cũng như kiểm soát mức độ sử dụng nhiên liệu được sử dụng cũng như hiệu suất của lò hơi tầng sôi.

Buồng đốt

Buồng đốt chứa nhiều nhiên liệu đốt như: cát, đá vôi, than,… Đây là nơi xảy ra quá trình cháy giữa nhiên liệu và không khí. Tùy vào loại lò (AFBC hay CFBC), cấu trúc của buồng đốt sẽ khác nhau. Ở lò AFBC, nhiên liệu cháy ở phần đáy buồng đốt, còn trong lò CFBC, nhiên liệu được tuần hoàn liên tục trong buồng đốt và được tái sử dụng nhiều lần để đốt cháy triệt để.

Hệ thống cấp gió

Bao gồm quạt hút, quạt gió cấp 1 và gió cấp 2. Quạt hút là bộ phận khởi động đầu tiên trong toàn bộ hệ thống cấp gió. Gió cấp một được gia nhiệt trong khi đi qua hệ thống sấy không khí và đi vào buồng phân phối gió dưới đáy lò.

Bên trong buồng phân phối có nhiều béc-phun giúp gió được tản đều khắp buồng đốt làm quá trình sôi diễn ra đồng đều ngăn các hạt rắn của lớp nền lọt vào buồng cấp gió. Gió cấp hai của hệ thống nồi hơi tầng sôi cung cấp thêm khí cho quá trình cháy diễn ra hiệu quả hơn.

Bộ sấy không khí

Đây là bộ phận quan trọng của nồi hơi giúp tận dụng triệt để nguồn nhiệt của khói thải và giúp nhiên liệu đốt dễ cháy hơn. Việc vận hành lò hơi sẽ trở lên dễ dàng hơn, tiết kiệm hơn.

Hệ thống thải xỉ

Hệ thống lọc và thải xỉ gồm bộ lọc Cyclone, túi lọc, lọc bụi tĩnh điện cùng thiết bị xử lý khí thải như SOx, NOx,…là dạng xỉ thải có tỉ trọng lớn trước khi ra ngoài môi trường. Vì vậy mà hệ thống lò hơi tầng sôi thường ưu tiên lắp đặt các thiết bị xử lý khói thải. Các loại xỉ thải thường có kích thước lớn thường có bụi mịn bay theo khói, sau khi ra khỏi buồng đốt được lọc bụi ở bộ hâm nước để đảm bảo tiêu chuẩn môi trường.

Các cụm sinh hơi

Cụm sinh hơi bao gồm: tường nước, ống sinh hơi, ống bức xạ, ống đối lưu, ống quá nhiệt,…Nước cấp được bơm vào balong sau khi đi qua bộ hâm nước. Sau đó, nước tiếp tục theo các ống nước xuống để đến các ống góp dưới, rồi đi lên các ống vách ướt, đối lưu và được gia nhiệt đến nhiệt độ bay hơi rồi về lại balong. Nước tại balong sẽ được tách ra rồi cung cấp đến khách hàng. Còn trong các lò hơi quá nhiệt, hơi nước được tiếp tục sử dụng để cho chạy tua bin hơi.

Hệ thống điều khiển an toàn lò hơi

Hệ thống điều khiển an toàn được chế tạo theo công nghệ vận hành lò hơi tự động, bảo vệ nồi hơi hoạt động an toàn và ổn định.

Ngoài ra, phần mềm điều khiển thực hiện các chức năng kiểm tra và kiểm soát các hoạt động của lò hơi tầng sôi cũng như tích hợp thêm chế độ cảnh báo để đảm bảo nồi hơi tầng sôi hoạt động an toàn và hiệu quả.

Ứng dụng của nồi hơi tầng sôi

– Vận hành trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, các nhà máy sử dụng hơi, nhiệt, điện hay các nhà máy chế biến thực phẩm.

– Ứng dụng trong các nhà máy giấy, dệt, dược phẩm,…có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu đến 80%

– Ứng dụng trong ngành nhiệt điện bằng việc tạo ra dòng nước có động năng cao, làm quay tua bin máy phát điện tạo ra điện.