Nồi hơi tầng sôi (lò hơi) là một loại thiết bị công nghiệp đặc biệt, sử dụng công nghệ tầng sôi để tăng cường hiệu quả đốt cháy nhiên liệu. Với cơ chế hoạt động đơn giản nhưng hiệu quả, nồi hơi tầng sôi mang lại nhiều lợi ích vượt trội trong việc tối ưu hóa năng lượng và giảm thiểu khí thải độc hại. rong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nồi hơi tầng sôi, từ đó hiểu rõ hơn về những ưu điểm vượt trội của công nghệ này.
Nồi hơi tầng sôi là gì?
Cấu tạo của nồi hơi tầng sôi
Hệ thống cấp liệu
Đây là hệ thống cung cấp nhiên liệu cho lò, bao gồm các thiết bị như băng tải, vít tải, hoặc phễu nạp liệu. Nhiên liệu như than, sinh khối hoặc chất thải công nghiệp được cấp liên tục vào lò, đảm bảo đốt cháy ổn định. Hệ thống cấp liệu cần có cảm biến để theo dõi và kiểm soát lượng nhiên liệu cấp vào lò, giúp tính toán hiệu suất sử dụng nhiên liệu.
Buồng đốt
Đây là khu vực chính của lò hơi tầng sôi, nơi xảy ra quá trình cháy giữa nhiên liệu và không khí. Buồng đốt của lò tầng sôi có thể được thiết kế theo kiểu Bubbling Fluidized Bed (BFB) hoặc Circulating Fluidized Bed (CFB). Trong lò BFB, nhiệt lượng chủ yếu tập trung dưới lớp sôi, còn trong CFB, nhiệt được tuần hoàn liên tục, giúp đốt cháy nhiên liệu triệt để hơn.
Hệ thống gió và khói
Hệ thống này bao gồm quạt gió và ống dẫn khí, giúp cung cấp không khí cho quá trình cháy và dẫn khói ra ngoài. Đặc biệt, hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn có thêm Cyclone để tách các hạt rắn trong khói, trả chúng về buồng đốt, làm giảm phát thải bụi và tăng hiệu quả cháy.
Hệ thống thải xỉ và xử lý khí thải
Sau khi quá trình đốt cháy hoàn tất, xỉ và các hợp chất khác sẽ được loại bỏ qua hệ thống thải xỉ. Khói thải từ quá trình đốt sẽ được xử lý qua các bộ lọc bụi và thiết bị hấp thụ khí độc như SOx và NOx. Nhờ vào thiết kế lò có nhiệt độ không quá cao (dưới 900°C), lò hơi tầng sôi có thể giảm thiểu các khí thải độc hại mà không cần phải trang bị thêm các thiết bị xử lý phức tạp.
Bộ phận sinh hơi
Bao gồm các thành phần như tường nước, ống đối lưu và ống bức xạ. Nước được bơm vào lò qua bộ hâm nước, gia nhiệt và lên hơi để cung cấp cho các ứng dụng công nghiệp. Các ống quá nhiệt giúp nâng cao nhiệt độ hơi, phục vụ cho việc vận hành tua-bin hơi hoặc các quá trình công nghiệp khác.
Cấu trúc lò hơi tầng sôi cho phép đốt nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than, biomasses, hoặc rác thải, đồng thời kiểm soát hiệu quả nhiệt độ và khí thải.
Đọc thêm
- Vận Hành Lò Hơi (Nồi Hơi )Thế Nào Để Đảm Bảo An Toàn?
- Lò hơi tầng sôi là gì? Tìm hiểu chi tiết lò hơi tầng sôi
Nguyên lý hoạt động của lò hơi tầng sôi
Lò hơi tầng sôi hoạt động bằng cách cấp nhiên liệu vào buồng đốt thông qua hệ thống cấp liệu đặt ở tường nước đầu buồng đốt. Lượng nhiên liệu này được điều chỉnh bằng cách thay đổi tốc độ cấp liệu.
Trong buồng đốt, các hạt nhiên liệu (như than, tro, và xỉ) được trộn lẫn và dao động, tạo thành các lớp phân chia theo tỉ trọng của hạt nhiên liệu và chiều cao buồng đốt. Quá trình này được thực hiện nhờ vào gió cấp 1 có tốc độ mạnh từ đáy buồng đốt, giúp hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy chuyển động ra ngoài buồng đốt. Trong quá trình cháy, hạt nhiên liệu giảm dần kích thước và kết hợp với phần xỉ có sẵn tạo thành lớp đệm nhiên liệu.
Nhiệt lượng từ nhiên liệu cháy được truyền qua các tường nước bao quanh buồng đốt, giúp làm nóng nước. Khói nóng và tro thoát ra ngoài buồng đốt, đi qua các bộ quá nhiệt và dàn trao đổi nhiệt trước khi thoát ra ngoài.
Gió cấp 2 được phun qua các vòi gió ở phía trên buồng đốt, nhằm điều chỉnh nhiệt độ và giảm lượng NOx phát sinh. Gió này cũng giúp điều chỉnh hệ số không khí thừa trong quá trình đốt.
Sau khi trao đổi nhiệt ở cuối lò, khói được đưa qua bộ thu hồi năng lượng để tận dụng nhiệt còn lại, làm nóng nước và không khí cấp vào lò. Bộ lọc bụi trước quạt hút giúp loại bỏ tro khỏi khói trước khi nó được xả ra ngoài ống khói.
Lò hơi tầng sôi hoạt động dựa trên hiện tượng tầng sôi, trong đó nhiên liệu và không khí liên tục trộn lẫn, duy trì một nhiệt độ ổn định và tối ưu hóa quá trình đốt cháy. Khi nhiên liệu được thổi lên từ dưới, nó “lơ lửng” và cháy hoàn toàn, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải độc hại như NOx và SOx, bảo vệ môi trường.
Ưu và nhược điểm của lò hơi tầng sôi
Ưu điểm:
- Lò hơi tầng sôi có khả năng đốt cháy nhiều loại nhiên liệu khác nhau, bao gồm than đá có độ tro từ 60-70% hoặc có tỷ lệ chất bốc dưới 1%.
- Có thể đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt mà không cần sử dụng các thiết bị xử lý đắt tiền.
- Đảm bảo sự linh hoạt trong lựa chọn nhiên liệu, chẳng hạn như than cám, trấu rời, trấu viên, củi viên, củi băm, rác ngành giấy, biomass và nhiều loại nhiên liệu tái sinh khác.
Nhược điểm:
- Với lò hơi tầng sôi đốt than đá có tỷ lệ cốc cao, cần phải có hệ thống chùm ống ngâm trong lớp sôi để bảo vệ buồng đốt khỏi quá nhiệt. Tuy nhiên, tuổi thọ của các ống này thường không lâu do bị mài mòn liên tục.
- Diện tích buồng đốt của lò tầng sôi bọt khá lớn, đặc biệt khi so với các loại lò tầng sôi tuần hoàn hay lò than phun. Do đó, lò hơi tầng sôi bọt không thể thay thế hoàn toàn các loại lò than phun, đặc biệt trong các dải công suất lớn.
- Lò tầng sôi bọt yêu cầu nhiều điểm cấp liệu vì khả năng phân tán nhiên liệu trong buồng đốt không tốt bằng lò tầng sôi tuần hoàn. Vì vậy, lò tầng sôi bọt phù hợp hơn với các hệ thống có công suất nhỏ và trung bình.
- Mặc dù lò tầng sôi có thể đốt nhiều loại nhiên liệu, tuy nhiên, khi thay đổi loại nhiên liệu (dù tốt hơn hay kém hơn), cần phải điều chỉnh lại thiết kế của lò.
- Tải tối thiểu của lò hơi tầng sôi bọt bị giới hạn, thông thường chỉ có thể hoạt động ở mức tải từ 30-40% công suất thiết kế.
