Kỹ thuật ứng dụng cho lò hơi đốt than hiện nay

Lịch sử về nồi hơi đốt than

Nồi hơi đốt than là một dạng nồi hơi được sử dụng lâu đời nhất tại Việt Nam cũng như nhiều nơi trên thế giới. Một phần lớn dẫn đến vị trí đó của nồi hơi đốt than cũng là do yếu tố lịch sử. Bắt đầu từ năm 1712, các nhà bác học như: Thomas Newcomen, James Watt… phát minh và phát triển động cơ hơi nước. Tạo ra cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất nổi tiếng trên thế giới.

Động cơ hơi nước hoạt động dựa trên nguyên tắc là sử dụng năng lượng của hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cao để vận hành các cơ cấu máy móc theo hướng có lợi cho con người. Được áp dụng ban đầu vào lĩnh vực dệt vải, sau đó là lĩnh vực tàu hỏa, tàu thủy… Các bạn để ý hình ảnh các ống khói trên các tàu hỏa, tàu thủy chính là ống khói của nồi hơi, nơi sản xuất ra nguồn năng lượng để vận hành toàn bộ các hoạt động trên con tàu. Mà than đá là nhiên liệu chủ yếu và gần như duy nhất được sử dụng cho nồi hơi – nồi hơi thời đó.

Nồi hơi đôt than tầng sôi tuần hoàn 

Nhu cầu sử dụng nồi hơi đốt than hiện nay

Hiện nay, nồi hơi đốt than được sử dụng rộng rãi trong cả lĩnh vực công nghiệp lẫn nhiệt điện trên thế giới. Trong ngành sản xuất điện năng, nhiệt điện than đang là chiếm thị phần chủ lực về phân phối điện trên thế giới, tuy nhiên do sự cạn kiệt về nguồn than đá cũng như phát thải môi trường ở mức cao cho nên các nước đang có chính sách phát triển các nguồn điện khác thân thiện với môi trường hơn, đặc biệt đó là năng lượng tái tạo được như: năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt… hoặc các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu biomass như viên nén mùn cưa, củi trấu…

Trong lĩnh vực công nghiệp tại Việt Nam hiện nay, trừ một số vùng như Tây Nam Bộ có được nguồn nhiên liệu biomass ngay tại địa phương là vỏ trấu. Than vẫn là nguồn nhiên liệu cung cấp ổn định nhất cho nồi hơi, hơn nữa việc vận chuyển than cũng đang tỏ ra dễ dàng hơn các loại có khối lượng riêng thấp như trấu, mùn cưa, dăm bào…

Nồi hơi đốt than ứng dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp hiện nay, có 2 loại nồi hơi chính và sử dụng hiệu quả để đốt than đó là nồi hơi buồng đốt ghi xích để đốt các loại than cục, than có kích thước lớn và nồi hơi buồng đốt tầng sôi để đốt than cám, than có kích thước nhỏ có thể cháy ở lớp sôi trong buồng đốt. Sau đây, chúng tôi sẽ giới thiệu sơ lược về 2 loại nồi hơi này để các bạn tham khảo:

Nồi hơi buồng đốt ghi xích:

Là loại nồi hơi công suất vừa hoặc lớn, được dùng khá phổ biến trong các ngành công nghiệp hiện nay vì cơ chế cấp than, thải xỉ hoàn toàn tự động, hoạt động với nhiệt độ và áp suất ổn định, có thể đốt được nhiều loại nhiên liệu khác nhau, vận hành đơn giản và có độ bền cao.

Bên cạnh các ưu điểm kể trên thì khi sử dụng, nồi hơi đốt than ghi xích cũng có những hạn chế mà quý doanh nghiệp nên cân nhắc trước khi lựa chọn:

• Công suất hạn chế < 100 tấn/giờ.
• Lên nhiệt chậm, tức là khả năng thay đổi tải chậm.
• Việc bảo trì sửa chữa phần ghi xích khó khăn.

Cấu tạo nồi hơi đốt than ghi xích

• Thân lò: loại tổ hợp ống nước và ống lửa công suất từ 1 – 6 tấn/giờ và loại ống nước công suất 6 – 50 tấn/giờ.
• Ống lửa: được thiết kế 3 pass.
• Phần ghi xích: lớn, dài phù hợp với than cám Việt Nam, kèm theo bộ phá xỉ, giảm thiểu việc hình thành mảng xỉ của than cám Việt Nam trước khi rơi xuống băng cào xỉ.
• Hệ thống cấp gió: mạnh, đều, và có thể điều chỉnh được lưu lượng gió ở nhiều vị trí khác nhau.
• Hệ thống thu hồi nhiệt: lò được trang bị hệ thống thu hồi nhiệt nước và gia nhiệt gió nóng.
• Hệ thống lọc bụi: bao gồm cyclone đa cấp, tháp dập bụi, lọc bụi túi vải và lọc bụi tĩnh điện. Tùy theo hệ thống cụ thể và nhu cầu cụ thể của khách hàng mà chúng tôi sẽ đưa ra thiết kế phù hợp.
• Hệ thống điều khiển: tự động vô cấp bằng biến tần hoặc bộ điều khiển tiên tiến khác như PLC, SCADA.

Nguyên lý của nồi hơi đốt than ghi xích​

Nồi hơi đốt than tầng sôi

Nồi hơi đốt than tầng sôi (CFB) là loại nồi hơi sử dụng buồng đốt có nhiên liệu được đốt cháy trong một lớp hoặc trong một thể sôi với  những hạt rắn nóng không cháy. Dùng nồi hơi tầng sôi sẽ giúp tránh được những vấn đề mà lò đốt nhiên liệu hóa thạch hay gặp phải. Hơn nữa, do chi phí tiêu hao nhiên liệu khi dùng các loại lò đốt khác tăng cao mà nồi hơi đốt than tầng sôi lại có khả năng đốt được cả những nhiên liệu kém chất lượng nên được các doanh nghiệp đánh giá cao và lựa chọn.

Khái niệm “tầng sôi”có thể hiểu một cách khái quát là một vùng không gian được tạo bởi các hạt ở thể rắn (nhiên liệu đốt) như cát, tro, than, đá vôi… Chúng sẽ được nâng lên ở trạng thái lơ lửng trong buồng đốt do áp lực của dòng không khí. Theo đó, lớp nhiên liệu trong buồng đốt sẽ ở trạng thái giãn nở, sự tiếp xúc giữa không khí và nhiên liệu cũng được  tăng lên rất nhiều. Các hạt chuyển động tự do và sôi giống như chất lỏng ở trạng thái này và được gọi là tầng sôi hay lớp sôi.

Nguyên lý của nồi hơi đốt than tầng sôi tuần hoàn​

Nồi hơi đốt than trong nhà máy nhiệt điện

Hiện nay, trong các nhà máy nhiệt điện lớn trên thế giới người ta đang sử dụng 2 loại buồng đốt để đốt than đó là buồng đốt than phun (PC) và buồng đốt tầng sôi tuần hoàn (CFB). Sau đây, chúng tôi sẽ giới thiệu sơ lược về hai loại công nghệ đốt than trong nhà máy nhiệt điện này đến quý vị:

Công nghệ than phun (PC)

Công nghệ than phun là công nghệ truyền thống được áp dụng rộng rãi nhất trên thế giới cũng như ở Việt Nam, có lịch sử phát triển gần 100 năm. Đặc điểm nổi bật của công nghệ này là than được nghiền thành bột với độ mịn rất cao để phun vào đốt trong buồng lửa.

Về mặt kích cỡ, nồi hơi than phun được sản xuất rất với rất nhiều gam công suất, từ vài chục đến hơn 1.000 MW. Hiện nay đã đưa vào vận hành thương mại được lò than phun công suất 1.300 MW và đang nghiên cứu chế tạo lò 2.000MW. Các nồi hơi đang vận hành hiện nay phổ biến là trong dải công suất từ 300 ¸ 700 MW, thông số dưới tới hạn và trên tới hạn.

Về mặt cấu tạo, nồi hơi than phun được sản xuất với nhiều kiểu khác nhau: kiểu có bao hơi tuần hoàn tự nhiên hoặc cưỡng bức, kiểu trực lưu. Về thông số hơi quá nhiệt, nồi hơi than phun có rất nhiều dải thông số, bao gồm cả cận tới hạn và trên tới hạn.

Do chậm bắt lửa, khó cháy ổn định và cháy kiệt, để đảm bảo đốt than antraxít Việt Nam có hiệu quả cần phải nghiền than bột tới độ mịn rất cao (thông thường độ mịn của than phải đạt ³ 90% bột than qua rây 200 mesh theo tiêu chuẩn ASTM) và duy trì nhiệt độ cao trong buồng đốt (đến trên 1.500oC). Điện tự dùng tiêu thụ cho việc nghiền than tương đối lớn. Nhiệt độ cháy cao dẫn đến hàm lượng NOx sinh ra trong khói lò rất lớn ngay cả khi đã sử dụng vòi đốt than bột ít tạo NOx và tổ chức quá trình cháy tối ưu, vì thế trong nhiều trường hợp phải lắp đặt hệ thống khử NOx rất đắt tiền.

Với hàm lượng lưu huỳnh đặc trưng của than vùng Quảng Ninh, nồng độ SO2 trong khói lò lên đến hàng nghìn mg/m3tc, nhiều lần vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN7440-2005). Vì thế nhất thiết phải lắp đặt hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) trong khói.

Nồi hơi đốt than kiểu tầng sôi trong nhà máy nhiệt điện​

Công nghệ tầng sôi tuần hoàn (CFB)

Công nghệ tầng sôi cũng có lịch sử phát triển tương đối lâu (khoảng từ năm 1918) nhưng giai đoạn đầu chưa được quan tâm nhiều trong lĩnh vực phát điện từ nhiên liệu rắn. Chỉ từ những năm 70 của thế kỷ trước, công nghệ này mới nhận được sự quan tâm đặc biệt trong nỗ lực tìm kiếm các giải pháp đốt nhiên liệu rắn hiệu quả theo hướng thân thiện với môi trường nhằm giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ, và ngày càng trở thành một giải pháp cạnh tranh với công nghệ than phun.

Dạng phổ biến nhất hiện nay của công nghệ tầng sôi là tầng sôi tuần hoàn (CFB). Công nghệ này có tính ưu việt rõ rệt đối với việc đốt than xấu (hoạt tính thấp, hàm lượng lưu huỳnh cao, khó nghiền) và có chất lượng biến đổi trong dải rộng.

Về mặt công suất, nồi hơi CFB đã được thương mại hóa thành công ở mức 300MW và chuẩn bị thương mại hóa mức 600MW. Về mặt thông số, hiện nay lò CFB chủ yếu được chế tạo với thông số dưới tới hạn (lò CFB thông số trên tới hạn đầu tiên trên thế giới sẽ chỉ được đưa vào vận hành vào cuối năm 2009).

Đặc điểm quá trình cháy trong nồi hơi CFB là: than và đá vôi đập nhỏ được đưa đồng thời vào phần dưới buồng đốt cháy ở trạng thái lơ lửng nhờ không khí có cột áp và nhiệt độ cao thổi từ dưới lên. Nhiệt độ buồng đốt được duy trì ở nhiệt độ từ 850°C đến 930oC. Vật liệu buồng đốt (than, đá vôi, xỉ, v.v) được xáo trộn mạnh ở phần dưới buồng đốt sau đó bị cuốn ra khỏi buồng đốt, được gom lại bởi các xyclon hiệu suất cao rồi lại đưa trở lại buồng đốt. Quá trình “tuần hoàn” như vậy kéo dài thời gian lưu lại của các hạt than trong vùng có nhiệt độ cao, giúp tăng mức độ cháy kiệt. Sản phẩm cháy là tro xỉ lẫn thạch cao, một phần được thải ra ngoài qua hệ thống thải tro xỉ đáy lò, còn lại phần lớn bay theo khói lò và được thu gom tại thiết bị khử bụi tĩnh điện.

Công nghệ này không yêu cầu nghiền than thật mịn như công nghệ than phun mà chỉ cần đập than sơ bộ đến cỡ hạt dưới 5mm, nên tiêu thụ điện tự dùng cho việc chế biến than nhỏ hơn nhiều so với công nghệ than phun. Tuy nhiên, vì cần phải lắp đặt các quạt gió và quạt khói có cột áp lớn và công suất lớn, nên tiêu hao điện tự dùng của nồi hơi CFB thực tế lớn hơn lò PC.

Do nhiệt độ buồng đốt thấp và có thể khử lưu huỳnh ngay trong buồng đốt nhờ đá vôi, mức phát thải NOx có thể dưới 300mg/m3tc và SOx dưới 150mg/m3tc mà không cần phải lắp đặt thiết bị khử bên ngoài buồng đốt.

Sự có mặt của các xyclon làm tăng đáng kể kích thước của nồi hơi. Để tránh mài mòn do tuần hoàn hạt rắn, các bề mặt truyền nhiệt của lò CFB thường đặt phía sau xyclon; hơn nữa, do hạn chế về mặt truyền nhiệt (nhiệt độ buồng đốt và khói lò ra khỏi buồng đốt thấp), nên lò CFB yêu cầu diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn hơn. Kết quả là lò CFB có kích thước lớn và giá thành đắt hơn khá nhiều so với lò PC cùng công suất.

Đặc điểm vượt trội của nồi hơi tầng sôi đốt than

• Nồi hơi tầng sôi có ưu điểm là sử dụng được nhiều loại nhiên liệu đốt trên cùng một hệ thống buồng đốt nồi hơi: than cám 5, phôi bào, mùn cưa rời, mùn cưa ép, củi, trấu ép, vỏ hạt điều (độ ẩm 10% - 45%), có thể đốt kết hợp các loại nhiên liệu để hạ giá thành.
• Diện tích tiếp nhiệt lớn, thời gian sinh hơi lên áp đạt áp suất làm việc nhanh. Nồi hơi sử dụng công nghệ ống nước nên tuyệt đối an toàn cho sản xuất hơi, đường gió cấp 1 được gia nhiệt qua bộ sấy không khí, nhằm tận dụng nhiệt trở lại sử dụng cho buồng đốt và giảm nhiệt độ khói thải ra ống khói.
• Tất cả nhiên liệu được đưa vào qua 1 hệ thống băng tải, qua hệ thống phễu sau đó được đưa vào buồng đồt của nồi hơi. Quy trình cháy diễn ra triệt để với ứng dựng thiết bị kiểm soát áp suất buồng đốt, áp suất quạt gió cấp 1.
• Các loại củi to, củi cây, nhiên liệu đồt cồng kềnh, được đưa trực tiếp vào 2 cửa phía trước nồi hơi.
• Cung cấp hơi ổn định, đặc biệt là độ ổn định áp suất do Nồi hơi được trang bị cọc dò đo mức nước liên tục, cấp nước theo công suất tiêu hao nước trong Balong hơi.
• Tự động cấp nước vào nồi hơi dạng cảm biến mức nước liên tục.
• Tự động dừng toàn bộ thiết bị khi lò đủ áp suất cài đặt, sử dụng thiết bị cảm biến áp suất .
• Cấp nhiên liệu vào lò kiểu băng tải và cơ giới hóa các khâu cấp nhiên liệu.
• Tự động ngắt nhiên liệu khi nồi hơi đạt áp suất làm việc, sử dụng thiết bị cảm biến áp suất.
• Nồi hơi được trang bị thiết bị bảo vệ đa cấp, bao gồm hai chế độ bảo vệ áp cao gồm relay bảo vệ quá áp, cảm biến áp suất hơi hiển thị Analog nhận và xuất tín hiệu về máy tính, chế độ bảo vệ cạn nước nồi hơi được trang bị thiết  bị cảm biến mức nước liên tục que đo mức điện dung. Thiết bị này luôn luôn hỗ trợ cho nhau kiểm soát chế độ cấp nước của nồi hơi trong suốt quá trình vận hành. Đặc biệt, với tính năng ưu việt khi lên sơ đồ thuật toán. Bơm cấp nước vẫn hoạt động khi nồi hơi tạm dừng hoạt động, tránh cạn nước nồi hơi, an toàn tuyêt đối.
• Buồng đốt của nồi hơi đốt than tầng sôi được thiết kế tiêu chuẩn, đủ chiều cao và chiều rộng theo công suất thiết kế, đảm bảo nhiên liệu khi cháy tầng sôi đủ thời gian cháy kiệt, nên quá trình cháy và phản ứng cháy được kéo dài, dẫn đến sự hấp thu và truyền nhiệt được triệt để.
• Đường lửa, gió nóng của nồi hơi tầng  sôi được thiết kế đi 4 pass, tận dụng nhiệt tối đa nhiệt độ thải ra môi trường, nên nhiệt độ khói thải của nồi hơi tầng sôi rất thấp, khoảng 135°C-170oC.
• Đăc tính kỹ thuật:  ứng dụng công nghệ kiểm soát chân không buồng đốt, kiểm soát chế độ cấp nước liên lục, kiểm soát nhiệt độ khói trước quạt khói liên động qua phần mềm.

Lò hơi đốt than tầng sôi tuần hoàn sử dụng trong công nghiệp​

Công ty TNHH Năng Lượng Nhiệt Bách Khoa

Chúng tôi là một trong những công ty tại Việt Nam đủ uy tín cung cấp các loại nồi hơi tầng sôi đốt trấu trên thị trường. Chúng tôi đã cung cấp lắp đặt cho nhiều doanh nghiệp trên địa bàn cả nước, và đặc biệt là các doanh nghiệp tại Miền Tây Nam Bộ.

Công ty Cổ Phần Lò Hơi Bách Khoa là đơn vị chuyên thiết kế, chế tạo và lắp đặt trên toàn quốc. Bao gồm nồi hơi lò hơi công nghiệp tầng sôi, nồi hơi ghi tĩnh, lò hơi ghi xích, lò hơi đốt dầu, lò dầu tải nhiệt. Các hệ thống lò hơi của Bách Khoa có gì nổi bật hơn các đơn vị khác. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu.

• Thiết kế, chế tạo và lắp đặt lò hơi công nghiệp theo nhu cầu cụ thể của khách hàng về áp suất, công suất và loại nhiên liệu.
• Với tiêu chí: An toàn - Tiết kiệm năng lượng
• Lò hơi tầng sôi đốt biomass (sinh khối), bao gồm: vỏ băm, trấu, dăm gỗ, mùn cưa...

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN LÒ HƠI BÁCH KHOA

Địa chỉ: Số 15A/8 Đường Tam Bình, P. Hiệp Bình Chánh, Tp Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh

Hotline: 0917 754 059

Email: truongnv@hexboiler.com