Công Nghệ Lò Hơi Tầng Sôi: Giải Pháp Đốt Đa Nhiên Liệu Hiệu Suất Cao Cho Nhà Máy Hiện Đại

Lò hơi tầng sôi (Fluidized Bed Boiler) là một trong những công nghệ sinh hơi tiên tiến nhất hiện nay, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp có nhu cầu tiêu thụ nhiệt và hơi lớn như thực phẩm – đồ uống, dệt nhuộm, sản xuất giấy, chế biến gỗ, năng lượng, hóa chất…

Đặc trưng nổi bật của công nghệ tầng sôi nằm ở khả năng đốt được các nhiên liệu nhiệt trị thấp, vốn là phế phẩm nông – lâm nghiệp như trấu, vỏ cây, mùn cưa, dăm gỗ, vỏ hạt điều, vỏ cà phê… Đây đều là những loại nguyên liệu sẵn có theo vùng miền, giá rẻ, giúp doanh nghiệp giảm đáng kể chi phí vận hành.

Xem thêm sản phẩm nổi bật tại đây: Lò hơi tầng sôi đốt biomass

Giới thiệu chung về công nghệ lò hơi tầng sôi

Công nghệ tầng sôi được xem là lựa chọn ưu việt so với các công nghệ lò ghi truyền thống nhờ:

• Hiệu suất năng lượng cao hơn.
• Khả năng đốt đa nhiên liệu mà vẫn đảm bảo công suất.
• Kiểm soát khí thải tốt hơn, đặc biệt các hợp chất NOx, SOx.
• Mức độ tự động hóa cao, vận hành ít nhân công.

Với hàng loạt ưu điểm vượt trội, lò hơi tầng sôi đang trở thành xu hướng tất yếu trong các nhà máy chuyển đổi từ than sang biomass, phù hợp với định hướng giảm phát thải CO₂ toàn cầu.

Lò hơi tầng sôi là gì? – Khái niệm & nguyên lý tạo tầng sôi

Lò hơi tầng sôi là công nghệ đốt mà trong đó nhiên liệu được cấp vào buồng đốt dạng cột thẳng đứng. Tại đây, gió cấp 1 (primary air) được thổi từ đáy buồng đốt với vận tốc đủ lớn để làm cho hỗn hợp nhiên liệu – cát – vật liệu nền chuyển động lơ lửng, tạo thành một lớp tầng sôi có tính chất giống chất lỏng.

Trong môi trường này:

• Nhiên liệu được đảo trộn mạnh và cháy đều.
• Trao đổi nhiệt diễn ra hiệu quả.
• Các hạt nhiên liệu chưa cháy được cuốn lên phần trên, sau đó rơi xuống và tiếp tục chu trình cháy, hoặc được hồi lưu qua hệ thống hồi tro (return ash system) để cháy lại lần nữa.

Đây chính là cơ chế giúp nhiên liệu cháy kiệt, đảm bảo hiệu suất cao và hạn chế tro xỉ.

Đặc điểm cơ bản & khả năng đốt của lò hơi tầng sôi

Lò hơi tầng sôi được thiết kế nhằm đốt hiệu quả các nguyên liệu có:

• Kích thước nhỏ,
• Nhiệt trị thấp,
• Chất lượng không đồng đều,
• Độ ẩm tương đối cao.

Các loại nhiên liệu phù hợp bao gồm:

• Than cám 0–10 mm,
• Trấu rời,
• Mùn cưa, dăm bào,
• Vỏ cây băm, vỏ cà phê, vỏ điều,
• Rác thải công nghiệp đã qua xử lý,
• Biomass dạng viên/nén hoặc xay nhỏ.

Nhờ cơ chế sôi hóa và tuần hoàn nhiên liệu, lò hơi tầng sôi cho phép sử dụng nhiều loại nguyên liệu bản địa, giúp doanh nghiệp giảm phụ thuộc vào một nguồn nhiên liệu duy nhất – điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh giá nhiên liệu biến động mạnh.
 

Ưu điểm của lò hơi tầng sôi

Đốt đa nhiên liệu – Chi phí nhiên liệu tối ưu

Lò hơi tầng sôi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu rẻ và sẵn tại địa phương, đặc biệt là biomass – phế phẩm từ nông nghiệp, lâm nghiệp.
Ví dụ:

• Miền Nam: trấu
• Miền Trung – Tây Nguyên: vỏ cà phê, vỏ điều
• Miền Bắc: dăm gỗ, vỏ cây băm

Điều này giúp giảm chi phí vận chuyển, giảm phụ thuộc vào một loại nhiên liệu và đảm bảo tính ổn định khi giá nhiên liệu thị trường biến động mạnh.

Tự động hóa cao

Hầu hết các hệ thống tầng sôi hiện đại chỉ cần 1–2 nhân sự để vận hành toàn bộ hệ thống nhờ:

• Các thiết bị điều khiển tự động,
• Cảm biến đo lưu lượng nhiên liệu,
• Hệ thống gió được điều chỉnh theo tải,
• Cơ chế đốt tuần hoàn tự cân bằng theo trạng thái nhiên liệu.

Khả năng kiểm soát khí thải

Lò hơi tầng sôi có nhiệt độ buồng đốt dưới 900°C – mức tối ưu giúp hạn chế phát sinh NOx, đồng thời hệ thống bổ sung đá vôi giúp hấp thụ SOx nếu nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao.

Kết hợp cyclone chùm, lọc bụi túi vải và bể dập bụi, hệ thống đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn khí thải tại Việt Nam.
 

Hiệu suất cháy cao – Cháy kiệt nhiên liệu

Nhờ lớp tầng sôi đảo trộn liên tục, nhiên liệu tiếp xúc đồng đều với không khí, các hạt chưa cháy sẽ được hồi lưu để tiếp tục cháy, đảm bảo:

• Cháy kiệt,
• Giảm tro xỉ,
• Gâng cao hiệu suất,
• Hạn chế bám cặn nhiệt trên các dàn ống.

Nhược điểm của lò hơi tầng sôi

Dù có nhiều ưu điểm, lò hơi tầng sôi vẫn tồn tại một số hạn chế cần được xem xét trong thiết kế:

• Cần diện tích lắp đặt lớn hơn lò ghi truyền thống.
• Kho nhiên liệu phải rộng vì lượng tiêu hao lớn và nhiên liệu rời không nén chặt được.
• Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn do hệ thống xử lý khí thải, hồi tro và phân phối gió phức tạp.

Một số hình ảnh lò hơi tầng sôi

Sơ đồ nguyên lý lò hơi tầng sôi

Sơ đồ 3D của hệ thống lò hơi tầng sôi:

Một mô hình khác của lò hơi tầng sôi (Nguồn: Enthalpy)

Công nghệ lò hơi tầng sôi đã chứng minh được vai trò then chốt trong các hệ thống sinh hơi hiện đại nhờ tính linh hoạt cao về nhiên liệu, hiệu suất đốt vượt trội và khả năng kiểm soát khí thải hiệu quả. Với cơ chế cháy tuần hoàn, phân phối gió tối ưu và khả năng đốt hoàn toàn các loại phế phẩm nông – lâm nghiệp, lò hơi tầng sôi không chỉ giúp doanh nghiệp giảm đáng kể chi phí vận hành mà còn đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường. Bên cạnh đó, sự chủ động trong nguồn nhiên liệu và tiềm năng giảm phát thải CO₂ lớn khiến công nghệ tầng sôi trở thành lựa chọn phù hợp cho xu hướng chuyển đổi năng lượng hiện nay.

Trong bối cảnh chi phí năng lượng tăng và yêu cầu kiểm soát phát thải ngày càng khắt khe, việc đầu tư hoặc chuyển đổi sang lò hơi tầng sôi là một giải pháp chiến lược giúp doanh nghiệp nâng cao tính bền vững, ổn định nguồn năng lượng và tối ưu hiệu quả sản xuất dài hạn. Công nghệ này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn đóng góp tích cực vào mục tiêu phát triển xanh và tiết kiệm năng lượng trong ngành công nghiệp Việt Nam.

Hi vọng với bài viết trên, Lò Hơi Bách Khoa cung cấp đến quý anh/chị các thông tin hữu ích về hệ thống lò hơi tầng sôi công nghiệp đang được ứng dụng rộng rãi hiện nay./.