Công nghệ lò hơi đốt than phun

Trong thế kỷ 21, nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng cao, đặc biệt trong ngành công nghiệp điện và cung cấp nhiệt. Trong danh sách các công nghệ tiên tiến, công nghệ lò hơi đốt than phun đã chứng minh sự hiệu quả đáng chú ý của mình. Hãy cùng chúng tôi khám phá sâu hơn về công nghệ này và những lợi ích mà nó mang lai cho ngành công nghiệp năng lượng qua bài viết sau:

Giới thiệu công nghệ lò hơi đốt than phun

Công nghệ lò hơi đốt than phun là công nghệ sử dụng than được nghiền thành bột mịn để phun vào trong buồng lửa, và đã xuất hiện từ rất lâu.

Có thể nói, trong những dạng lò hơi đốt nhiên liệu rắn đang được sử dụng hiện nay, lò hơi đốt than phun là lò có hiệu suất cao nhất. Tuy nhiên, cấu tạo của hệ thống lò này rất phức tạp, chi phí đầu tư rất lớn và yêu cầu đội ngũ kỹ sư vận hành có trình độ chuyên môn cao. Do đó, trong thực tế, dạng lò này chỉ được sử dụng phổ biến trong các công trình nhiệt điện cỡ lớn. Ngoài ra, các nhà máy chế biến và sản xuất cũng tận dụng công nghệ này để cung cấp nhiệt cho các quy trình công nghiệp khác, như quá trình nung gạch, chế tạo thép và sản xuất hóa chất.

Lò hơi đốt than phun sẽ được thiết kế với dải công suất lớn, từ vài chục đến 2.000MW.

Nguyên liệu lò hơi đốt than phun

Cấu tạo lò hơi đốt than phun

Lò hơi đốt than phun thường có các bộ phận chính sau: Hệ thống cung cấp và đốt cháy nhiên liệu, hệ thống cấp khí và thải khí, hệ thống cấp nước, hệ thống sản xuất.

Để đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về sinh thái môi trường cũng như tăng hiệu quả hoạt động, lò hơi công nghệ đốt than phun được thiết kế áp dụng một số biện pháp sau:

• Buồng đốt được thiết kế với tiết diện vuông. Các vòi phun và tất cả các đầu vào nhiên liệu và không khí đi vào buồng đốt đều bố trí kiểu tiếp tuyến.
• Ba tầng vòi phun trực lưu kiểu khe nằm ngang được bố trí tại các góc của buồng đốt.
• Bố trí tầng khử NOx thành N2 bằng cách cấp 16 - 20% than bột mịn (R90 = 7%) ở trên tầng vòi phun trên cùng với hệ số không khí thừa α ≤ 0,35.
• Bố trí đốt định kỳ bằng việc cung cấp không khí cấp 2 qua các ống phun ở các vách bên của buồng đốt vào vùng của các tầng vòi phun từ phía bên ngoài của dòng xoáy trong buồng đốt.
• Bố trí đưa không khí cấp 3 vào phía trên của các thiết bị khử với số lượng 20- 23% nhằm đốt kiệt các chất cháy được của nhiên liệu đưa đến từ vùng khử.
• Các vòi phun chính ở mỗi tầng trong số 3 tầng được kết cấu ở dạng khối vòi phun thống nhất. Mỗi khối vòi phun (Hình 2) có hai đầu dẫn nhiên liệu vào từ các máy nghiền khác nhau và hai vòi phun madút khởi động. Các vòi phun của từng khối vòi phun có khả năng xoay trong mặt phẳng đứng, nhờ đó có thể điều chỉnh theo chiều cao vị trí ngọn đuốc trong buồng đốt. Để xoay các vòi phun, mỗi khối được ghép thêm bộ truyền động điện.
• Các vòi phun khử NOx được bố trí cao hơn các vòi phun chính, mỗi vòi có đường dẫn than bột riêng ở phần trung tâm của thiết bị. Khí lạnh tái tuần hoàn được đưa vào qua ống bên ngoài của vòi phun khử oxy để giảm bớt nồng độ oxy trong vùng khử và làm nguội các vòi phun khử oxy khi máy nghiền ngừng hoạt động.
• Để hòa trộn tốt hơn, lối vào của hỗn hợp than-không khí, khí tái tuần hoàn và không khí cấp 3 đưa vào buồng đốt được thực hiện với hướng xoáy ngược lại so với các vòi phun chính.

Sơ đồ đốt nêu trên cho phép giảm phát thải NOx xuống còn 350 mg/m3, nhưng vẫn duy trì độ tin cậy vận hành các bề mặt đun nóng trong buồng đốt và ở đầu ra từ buồng đốt và phụ tải lò hơi không bị hạn chế về điều kiện đóng xỉ các bề mặt đun nóng.

Ngoài các biện pháp kể trên, nhằm hoàn thiện các đặc tính về sinh thái, cấu trúc lò hơi đã áp dụng những giải pháp thiết kế hiện đại nhất nhằm nâng cao các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và tối ưu hóa các chỉ tiêu về khối lượng - kích thước của lò hơi.

Lò hơi đốt than phun

Hoạt động của lò hơi đốt than phun

Nguyên lý hoạt động: Than được máy nghiền nghiền thành bột mịn có kích thước ≤ 70 micromet chiếm 70- 75% và dưới 2% với kích thước 300miromet và được phun trực tiếp vào buồng đốt bằng khí nén áp suất cao. Tại đây than được mồi lửa và bốc cháy tương tự như các vòi đốt khí gas hoặc dầu và sinh ra nhiệt.

Lò hơi đốt than phun có thiết kế đặc biệt để tăng diện tích tiếp xúc giữa than và không khí. Nhờ vào việc nghiền than thành bột mịn, bề mặt tiếp xúc lớn hơn, đồng nghĩa với việc có nhiều hạt tiếp xúc với không khí, từ đó tăng khả năng đốt cháy và tạo nhiệt nhanh chóng. Quá trình cháy diễn ra ở nhiệt độ khoảng 1300 – 1600 độ C tuỳ thuộc vào loại than, thời gian lưu than trong lò từ 2- 5 giây.

Ưu điểm và nhược điểm lò hơi đốt than phun

Ưu điểm:

• Nhiên liệu được nghiền thành bột mịn, đảm bảo được đốt cháy hoàn toàn.
• Hiệu suất của lò hơi đốt than phun cao lên đến 85% hoặc hơn,ít bị giới hạn về công suất.
• Cơ cấu của lò hơi đốt than phun nhỏ gọn, thể tích nhỏ, quy mô trong tương lai có khả năng mở rộng.
• Lò hơi than phun không cần sự giám sát của một đội ngũ chuyên viên đông đúc, lò tự động hóa cao và dễ dàng thao tác.
• Lò hơi  đốt than phun có tuổi thọ cao.
• Thải xỉ của lò hơi đốt than phun được lưu trữ dễ dàng và có khả năng tận dụng tro xỉ với công nghệ hiện tại.

Nhược điểm:

• Việc nghiền than thành bột mịn sẽ tiêu thụ lượng điện lớn.
• Cần phải lắp thêm hệ thống khử lưu huỳnh vì nồng độ SO2 đôi khi cao gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép – TCVN 7440-2005. Đồng thời nhiệt độ đốt cháy cao sẽ sinh ra khí NOx có nồng độ lớn cần tốn thêm chi phí để lắp đặt hệ thống xử lý- giá thành nhiên liệu cao.
• Chỉ sử dụng được nguồn nhiên liệu có chất lượng cao như than nhập, còn than Việt Nam phải trải quá quá trình nghiền rất kỳ công mới ra cho được than bột mịn đạt tiêu chuẩn.
• Sử dụng than phun nên vị trí đặt lò hơi nhà máy nhiệt điện ở xa nguồn nhiên liệu và gần nguồn tiêu thụ điện.

Công nghệ lò hơi đốt than phun

Công nghệ lò hơi đốt than phun đang được tiếp tục phát triển và cải tiến để đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và độ bền, cũng như các yêu cầu về bảo vệ môi trường. Nhờ những ứng dụng hiện có và tiềm năng phát triển, công nghệ lò hơi đốt than phun đang chứng tỏ mình là một giải pháp đáng tin cậy và tiềm năng cho công việc sản xuất có năng lượng hiệu quả trong tương lai.

Hãy liên hệ với Lò hơi Bách Khoa khi quý khách có nhu cầu về lò hơi đốt than phun cũng như tìm hiểu thêm công nghệ này nhé.