Lò hơi tầng sôi (Fluidized Bed Boiler) là một công nghệ đốt cháy tiên tiến sử dụng nguyên lý tầng sôi để tạo ra môi trường đốt cháy hiệu quả và thân thiện với môi trường. Trong hệ thống này, nhiên liệu được đốt cháy trong một tầng vật liệu hạt nóng (thường là cát hoặc tro xỉ) được làm sôi bởi luồng khí áp suất cao từ dưới lên.
Lò hơi tầng sôi không chỉ giúp tăng hiệu quả đốt cháy mà còn giảm đáng kể lượng phát thải độc hại ra thải ra môi trường, góp phần thúc đẩy xu hướng sản xuất xanh và tiết kiệm chi phí năng lượng cho doanh nghiệp.
Được phát triển và cởi tiến bởi George Babcock và Stephen Wilcox vào những năm 1860 với thiết kế an toàn, làm việc được ở điều kiện áp suất cao, để có thể đốt đa dạng các loại nhiên liệu, bao gồm than đá, rác thải và cả biomass (sinh khối).
So sánh lò hơi tầng sôi và lò hơi truyền thống:
| Tiêu chí | Lò hơi tầng sôi | Lò hơi truyền thống |
|---|---|---|
| Hiệu suất đốt cháy | 97-99% | 85-90% |
| Khí thải NOx | Giảm 90% | Tiêu chuẩn |
| Nhiên liệu | Đa dạng (than cám, rác, sinh khối) | Chủ yếu than xịn |
| Nhiệt độ hoạt động | 800-900°C | >1000°C |
| Chi phí vận hành | Tiết kiệm 30-40% | Chuẩn |
Nguyên lý tạo tầng sôi
Nhiên liệu sau khi sơ chế được đưa vào buồng lửa, gió cấp 1 được cấp vào từ phía dưới buồng đốt làm nhiệm vụ tạo lớp sôi. Tiếp đến gió cấp 2 được cấp vào buồng lửa ở một độ cao nhất định. Các hạt nhiên liệu chuyển động lên xuống trong buồng lửa và cháy cùng với hệ thống gió luân chuyển giúp nhiên liệu chay hết, tránh hiện tượng tiêu tốn nhiên liệu.
Khi cháy gần hết thì nhiên liệu tạo xỉ và bụi, có trọng lượng nhẹ nên bay theo khói ra khỏi buồng lửa. Tuy nhiên hỗn hợp này lại trải qua quá trình phân ly hạt than lắng lại và được đưa trở về buồng lửa tiếp tục quá trình cháy cho đến khi cạn kiệt thì thôi.>>>> nên được gọi là lò hơi tầng sôi tuần hoàn
Phân bổ lượng nhiệt tuần hoàn theo từng ngưỡng nhiệt cụ thể như: 800-900 oC được cấp cho các bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí, … Khói thải ra dưới 200 oC cũng được tận dụng để lọc tro xỉ bay theo khói trước khi đi qua ống khói vào môi trường
Hiện tượng tầng sôi được tạo ra thông qua quá trình vật lý phức tạp:
- Luồng khí áp suất cao: Khí đốt (không khí hoặc khí oxy) được bơm từ dưới lên với áp suất 1-20 bar
- Tỷ lệ vật liệu nền: Nhiên liệu chỉ chiếm 1-5% khối lượng tầng, phần còn lại là vật liệu trơ (cát, tro xỉ)
- Nhiệt độ vùng sôi: Duy trì ở mức 800-900°C, thấp hơn đáng kể so với lò đốt truyền thống
- Chuyển động hạt: Vật liệu được “sôi” tạo chuyển động liên tục, tăng diện tích tiếp xúc và hiệu quả truyền nhiệt
Theo đánh giá của các chuyên gia, tỉ lệ khí CO2, NOx, SO2,…từ nồi hơi tầng sôi thấp hơn đáng kể so với các loại lò hơi thông thường chỉ đốt được nhiên liệu hóa thạch.
Đây được xem là một phương pháp có thể đem lại hiệu quả về cả mặt kinh tế lẫn môi trường khi hệ thống lò hơi tầng sôi có tuổi thọ và độ bền cao, hiệu suất lò vượt trội cũng như chi phí duy trì và sửa chữa thấp và giảm phát thải ra môi trường.
Hiện nay, lò hơi tầng sôi được bố trí trong các nhà máy sản xuất và được sử dụng như một thiết bị chuyên dụng. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống này đó là chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học có trong nhiên liệu đốt biomass thành các dạng năng lượng sạch như nhiệt, điện và hơi bão hòa.
