Lò hơi tầng sôi là loại lò hơi công nghiệp được sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp sản xuất có sử dụng nhiệt. Nguồn năng lượng nhiệt sinh ra từ hệ thống lò hơi tầng sôi rất thân thiện với môi trường, được xem là nguồn năng lượng sạch và tận dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau có nhu cầu sử dụng nhiệt.
Đối với các doanh nghiệp sự ra đời của lò hơi tầng sôi như một thiết bị cứu tinh bởi lượng nhiệt được tạo ra từ thiết bị này giảm phát thải độc hại mà an toàn không gây cháy ảnh hưởng đến các khu vực cấm dầu hay cấm lửa kể cả nguồn điện ( kho xăng, dầu).
Lò hơi tầng sôi được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp và các nhà máy sản xuất bởi thiết bị có tuổi thọ lâu dài đạt độ hiệu suất cao, giúp giảm chi phí đầu tư. Vậy cụ thể lò hơi tầng sôi là gì? lò hơi tầng sôi có những loại nào, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé.
Tìm hiểu về lò hơi tầng sôi là gì?
Lò hơi tầng sôi hay còn gọi là nồi hơi tầng sôi được là một sản phẩm công nghệ được nghiên cứu từ năm 1960 bởi ông Douglas Elliott , ông là người đầu tiên theo đuổi và thúc đẩy ý tưởng lò tầng sôi đốt than.
Ông đã nhận thấy những lợi thế của việc đốt than trong tầng sôi để sinh hơi bằng cách lắp đặt các ống trao đổi nhiệt trong lớp sôi. Sau đó chương trình nghiên cứu chuyên sâu đã diễn ra để phát triển và ứng dụng lò tầng sôi đã được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Điện trung tâm Marchwood mục đích phát triển những phát hiện của Elliott.
Đến năm 1982 ở Ân Độ một lò hơi được vận hành với 10 tấn / giờ đốt trấu rời do Prabir Basu thiết kế từ đó lò hơi tầng sôi được phát triển ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và nhà máy sản xuất; nhu các ngành công nghiệp sản xuất giấy, bột giấy, dệt nhuộm, thực phẩm, dược phẩm, khách sạn. Sử dụng ở một sốnhà máy sản xuất nước tương,dầu thực vật, nhà máy nước mắm… nhà máy để đun nấu, thanh trùng ví như nhà máy nước giải khát.
Lò hơi tầng sôi là loại lò hơi công nghiệp sử dụng buồng đốt kiểu tầng sôi có nhiên liệu được đốt cháy trong một lớp hoặc một thể sôi với những hạt rắn nóng không cháy.
Tầng sôi hiểu khái quát : Là một vùng không gian được tạo nên bởi các hạt ở thể rắn nguyên liệu đốt như than, đá vôi, cát, tro, ..trong buồng đốt chúng được nâng lên ở trạng thái lơ lửng do áp lực của dòng không khí. Theo đó các hạt chuyển động tự do và sôi giống như chất lỏng ở trạng thái này được gọi là tầng sôi hay lớp sôi. Buồng đốt tầng sôi sẽ tạo ra điều kiện hòa trộn các nhiên liệu rất tốt trên toàn bộ diện tích của buồng đốt nên nhiên liệu sẽ cháy kiệt. Nhiệt độ của buồng đốt lại không quá cao và làm giảm lượng phát thải các loại khí có hại.
Lò hơi tầng sôi có những loại nào?
Tùy theo nhu cầu sử dụng lò hơi tầng sôi được chế tạo có nhiều mức công suất khác nhau từ 1 đến 50 tấn/giờ ., tùy theo nguồn nhiên liệu đốt và công nghệ đốt có các loại lò hơi như : lò hơi ghi xích, lò hơi ghi tĩnh, lò hơi đốt gas, lò hơi đốt dầu , lò hơi đốt củi , lò hơi đốt trấu , lò hơi đốt biomass….
Hiện nay lò hơi tầng sôi có 3 loại phổ biến như sau:
- Lò hơi tầng sôi dạng bọt ( AFBC: Atmospheric Fluidized Bed Combustion )
- Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFBC: Circulating Fluidized Bed Combustion)
- Lò hơi tầng sôi có áp (PFBC: Pressurized Fluidized Bed Boiler)
Lò hơi tầng sôi dạng bọt ( AFBC: Atmospheric Fluidized Bed Combustion )
Lò hơi tầng sôi dạng bọt hay còn gọi là buồng đốt tầng sôi bọt (BFB Boiler) hoặc tầng sôi bong bóng.
Loại lò hơi này có đặc điểm bề dày của lớp sôi bong bóng thường nằm trong khoảng từ 1000 mm đến 1650 mm, độ sụt áp trung bình vào khoảng 1cm nước/1cm bề dày lớp sôi. Nguyên liệu đốt gồm có: tro, cát, đá vôi cùng các vật liệu khác với một lượng nhỏ nhiên liệu.
Lò hơi tầng sôi dạng bọt có thể được phân chia thành module hay thành nhiều phần để giảm tải hay thay đổi tải một cách dễ dàng. Với thiết kế như vậy khi cần thiết ta có thể sử dụng hay ngưng sử dụng một vùng .
Các vùng của lò hơi tầng sôi thông thường được phân chia bới các vách ngăn vách được làm nguội bằng nước hay các vách ngăn có khả năng chịu nhiệt. Khi muốn giảm tải và kiểm soát tải cho lò cần ngưng nhiều vùng một cách liên tục trong thời gian dài để có thể đảm bảo duy trì nhiệt độ của lớp vật liệu. chúng ta sẽ phải cần sử dụng thêm khá nhiều nhiên liệu phụ
Một hạn chế của lò hơi tầng sôi dạng bọt đó là hiệu suất cháy của lò thấp, tỉ lệ Sulfur và Calci cao, nếu không có phân vùng đáy buồng đốt thì mức độ thay đổi tải lò hơi còn nhiều hạn chế. Phải dùng hệ thống nạp liệu từ bên dưới tầng sôi để hạn chế việc bị sót than có cỡ hạt nhỏ, cháy không hết khiến cho kết cấu lò rất phức tạp.
Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFBC: Circulating Fluidized Bed Combustion)
Lò hơi này được xem là bước cải tiến từ loại lò hơi tầng sôi dạng bọt, bởi vì trong quá trình vận hành lò có thêm quy trình cháy tầng sôi một bộ phận phân ly có nhiệm vụ tách rời các hạt đã cháy hoàn toàn với các hạt chưa cháy triệt để với nhau trong buồng đốt đến khi các hạt này thoát ra khỏi lớp sôi . Với dạng lò hơi tầng sôi tuần hoàn nhờ sự chuyển động rối. phần nhiên liệu sẽ được trộn đều với vật liệu của tầng sôi một cách nhanh chóng .
Lò hơi tầng sôi tuần hoàn có biến thể tốc độ sôi cao với vận tốc khói trong buồng đốt lên tới 4 – 6 m/s, các hạt rắn trong khói ( gồm nhiên liệu và chất nền ) sẽ được giữ lại nhờ Cyclone tách 2 loại (loại nóng hoặc lạnh) và tuần hoàn trở lại buồng đốt. Hiệu quả đốt cháy nhiên liệu của loại lò tầng sôi này có rất cao, tuy nhiên mức giá thành đầu tư ban đầu cũng cao tương ứng. Vì vậy thông thường Lò hơi tầng sôi tuần hoàn được thiết kế đối với dải công suất từ 100 tấn/giờ trở lên.
Lò hơi tầng sôi có áp (PFBC Boiler)
Loại lò hơi này có đặc điểm toàn bộ lò được đặt trong một khu vực áp suất cao (khoảng 16kg/cm2) và đây là biến thể đặc biệt của lò tầng sôi. Sau khi qua các bộ trao đổi nhiệt k hí nóng sinh ra được sử dụng để chạy tua bin khí. từ các bộ trao đổi nhiệt hơi nước sinh ra được sử dụng để chạy tua bin hơi. Dải công suất thiết kế của của lò hơi tầng sôi có áp là 70 – 350 MW. Lò hơi tầng sôi có áp có ưu điểm là hiệu suất hệ thống cao hơn so với hai dạng còn lại tuy nhiên trở ngại lớn là cấu tạo hệ thống phức tạp và chi phí đầu tư cũng rất cao.
Lò hơi tầng sôi có những ưu điểm gì?
- Ưu điểm nổi bật đầu tiên chính là lò có dải công suất rộng từ 1 đến 50 tấn /giờ , tốc độ hiệu suất cao lên tới 85% , lò dễ vận hành. Lò hơi tầng sôi có thể đốt cháy hoàn toàn các nguồn nhiên liệu phế phẩm thứ cấp công-nông nghiệp giúp cho nhà máy tiết kiệm chi phí .
- So với công nghệ cũ lò hơi tầng sôi phần bề mặt truyền nhiệt được thiết kế nhỏ gọn hơn vì vậy nhiệt được sử dụng tối đa ,các nhiên liệu có thể cháy hết . Hơn nữa Lò hơi tầng sôi bọt có thể được thiết kế để đốt cháy bất kỳ loại nhiên liệu nào, bao gồm than đá với độ tro 60 – 70% hoặc có tỷ lệ chất bốc nhỏ hơn 1%. . Nguồn nhiên liệu sử dụng cho lò đa dạng: Than cám, trấu rời, trấu viên, củi viên, củi băm, rác ngành giấy, biomass…
- Lò hơi tầng sôi tạo ra lượng nhiệt mạnh và ổn định ngưỡng khoảng từ 800-900 độ C , Trong môi trường buồng đốt lò hơi các hạt cháy và nhiên liệu thường xuyên luân chuyển đảm bảo các nhiên liệu sẽ cháy hết cháy cùng ,cháy kiệt. Giúp tiết kiệm nhiên liệu tối đa và khi dừng cũng sẽ không bị tiêu hao nhiên liệu ,từ đó giúp nhà máy tiết kiệm được chi phí.
- Lượng khí thải INOX từ công nghệ lò hơi tầng sôi trong quá trình đốt thải ra cũng nhỏ đảm bảo an toàn , giảm phát khí thải độc hại ,tạo ra nguồn năng lượng sạch, không gây hại với môi trường.
- Trong quá trình vận hành lò hơi tầng sôi nhờ vào công nghệ mới các hiện tượng đóng xỉ trên bề mặt dàn ống sinh hơi, ống trao đổi nhiệt đối lưu và hiện tượng bám tro trên các bề mặt thiết bị phía đuôi lò giúp cho quá trình vệ sinh lò dễ dàng, tiết kiệm thời gian , công sức.
- Quá trình chuẩn bị nhiên liệu đơn giản hơn, quá trình cung cấp nhiên liệu cho vào lò cũng dễ dàng nhờ sự cơ giới hóa, tự động hóa từ các thiết bị vít tải , băng tải …
- Lò hơi tầng sôi được khởi động nhanh chóng, dễ sử dụng, dễ dàng vận hành.
- Lò hơi tầng sôi có độ bền và tuổi thọ khá cao.
- Lò hơi tầng sôi có chi phí duy trì và sửa chữa rất thấp.
- Lò hơi tầng sôi có khả năng hoạt động liên tục.
Lò hơi tầng sôi có hạn chế gì?
Bên cạnh những ưu điểm nổi trội, lò hơi tầng sôi cũng có hạn chế nhất định, hệ thống quạt cao áp khả năng tiêu thụ điện năng cao, lượng nhiệt khá lớn tổn thất ra môi trường bên ngoài, diện tích bề mặt ghi lớn, ở buồng lửa hiệu suất cháy thấp hơn so với công nghệ lò hơi phun than.
Lò hơi tầng sôi ngày càng được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp nhờ những ưu điểm nổi bật của mình với khả năng tiết kiệm chi phí sản xuất, tạo ra nguồn năng lượng sạch an toàn, là một lựa chọn tối ưu cho các nhà máy, doanh nghiệp sản xuất.
