Nồi hơi tầng sôi – cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Nồi hơi tầng sôi – là thiết bị đang được nhiều doanh nghiệp sản xuất công nghiệp lựa chọn lắp đặt. Cấu tạo và hoạt động như thế nào? Mời bạn đọc tìm hiểu ở bài viết này nhé!

Nồi hơi tầng sôi là gì?

Là thiết bị mà nhiên liệu được đốt cháy ở trạng thái lơ lững trong buồng đốt. “tầng sôi” có thể hiểu là vùng không gian được tạo bởi các hạt ở thể rắn như cát, tro, than, đá vôi… Hỗn hợp nhiên liệu sẽ được nâng lên ở trạng thái lơ lửng trong buồng đốt do áp lực của dòng khí nóng cấp cho buồng đốt.

Nhiên liệu trong buồng đốt sẽ cháy kiệt. Tuy nhiên nhiệt độ buồng đốt lại không quá cao. Điều này giúp giảm lượng phát thải các loại khí có hại ra môi trường. Kéo dài tuổi thọ cho lò hơi.

Thiết bị có thể đốt được nhiều nhiên liệu khác nhau, phổ biến, giá thành rẻ như: trấu, mùn cưa, dăm bào, vỏ cây…

Có nhiều ưu điểm nên được sử dụng nhiều, thay thế cho các loại lò hơi truyền thống trước đây.

Giới thiệu mô hình lò hơi 

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

Cấu tạo

Hệ thống cấp liệu: Các bộ phận cơ bản gồm: Xe xúc, băng tải, gàu tải, phễu chứa… thiết bị cảm biến đo khối lượng. Yêu cầu nhiên liệu phải có kích thước phù hợp, đạt yêu cầu mới được cho vào lò đốt. Nhiên liệu cấp vào lò có thể được phun bên trên mặt lớp sôi hoặc cấp từ bên dưới lớp sôi.Trường hợp cấp liệu bên dưới lớp sôi chỉ áp dụng đối với than đá đã qua nghiền sơ bộ với kích thước nhỏ.

  Buồng đốt: Buồng đốt được làm từ vật liệu chịu lửa tốt, chủ yếu sử dụng gạch chịu nhiệt. Bên ngoài phủ thêm lớp bê tông cách nhiệt. Cách nhiệt tốt và nâng cao hiệu quả hoạt động của lò. Nâng cao tuổi thọ cho buồng đốt. Buồng đốt lò có không gian rộng. Quạt cấp gió thổi luồng khí nóng áp suất cao xuyên từ mặt dưới của ghi lò đi lên với tốc độ lớn. Đẩy hỗn hợp nhiên liệu bay lơ lửng và bốc cháy tạo thành một lớp sôi. Theo định luật Acsimet những hạt nhẹ hơn sẽ sôi ở tầng trên, hạt nặng hơn sôi ở tầng dưới. Nhiệt lượng sinh ra từ buồng đốt tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt với tường nước và đường ống nước tạo thành hơi đưa đến nơi tiêu thụ.

Hệ thống cấp gió và xử lý khí thải: Hệ thống quạt gió cấp 1 có nhiệm vụ thổi không khí đi qua bộ gia nhiệt, theo đường gió cấp 1 cung cấp khí nóng để đốt nhiên liệu ở tầng sôi. Các béc phun ở mặt trên buồng cấp gió có nhiệm vụ phân phối đều lượng gió cấp ra khắp bề mặt buồng đốt giúp buồng đốt sôi đều. Các béc phun cũng ngăn các hạt rắn trong lớp sôi lọt vào buồng cấp gió.

Đường gió cấp hai sẽ được thổi vào bên trên vùng buồng đốt. Mục đích là cung cấp thêm  oxy để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu nhẹ bị đẩy lên cao. Gió cấp hai được điều chỉnh phù hợp tùy thuộc vào phần nhiên liệu sôi nhiều hay ít.

Nhiệt lượng sinh ra từ quá trình cháy sẽ bị hấp thu bởi các tường nước xung quanh buồng đốt. Quá trình trao đổi nhiệt đó làm cho nhiệt độ khói nóng giảm xuống khoảng 600^oC. Sản phẩm cháy tiếp tục đi qua vùng đối lưu và truyền nhiệt lượng cho các ống nước trong khu vực này trước khi ra khỏi lò.

 Khói thải đi qua bộ hâm nước, bộ sấy không khí rồi đến hệ thống xử lý khí thải cyclone, tháp dập bụi, bể lắng tro. Sau khi đạt các tiêu chuẩn môi trường, khói được đẩy lên ống khói và thải ra ngoài không khí.

Hệ thống thải xỉ: Khói và chất thải rắn là hai loại chất thải chính của lò. Chất thải rắn thường là tro xỉ kích thước lớn. Lượng tro xỉ này được thu gom ở dưới buồng đốt. Khói và tro bay (xỉ kích thước rất nhỏ) theo khói và được lấy ra tại phễu dưới thiết bị lọc bụi cyclone. Tro bay có thể được đưa đến phòng chứa bằng vít tải, băng tải hoặc hệ thống thổi tro.Với đặc tính nhiệt độ buồng đốt dưới 900^oC, tạo được môi trường tốt nhất để không sinh ra các khí thải có hại như SOx, NOx. Lò hơi tầng sôi không yêu cầu phải có các thiết bị xử lý đắt tiền nhưng vẫn đáp ứng được các tiêu chuẩn môi trường khắt khe.

Các cụm sinh hơi: Hệ thống sinh hơi của lò hơi tầng sôi gồm: tường nước, ống đối lưu, ống bức xạ… Các ống quá nhiệt có thể được bố trí ở khu vực buồng đốt trên cũng như ở khu vực đối lưu.

Nước cấp được bơm đẩy theo đường ống đi qua bộ hâm nước để tăng nhiệt độ. Tiếp tục  đi vào balong. Tại balong, nước theo các ống nước xuống đến các ống góp dưới, sau đó đi lên qua các ống vách ướt, đối lưu. Ở đó nước được gia nhiệt đến nhiệt độ bay hơi sau đó về lại balong. Ở balong hơi nóng được tách ra và đưa đến nơi cần sử dụng nhiệt. Đối với các lò quá nhiệt, hơi tách ra tại balong sẽ tiếp tục đi qua các ống quá nhiệt để trở thành hơi quá nhiệt nhằm chạy tua bin hơi.

Công đoạn chế tạo buồng đốt  lò hơi

Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu được cấp vào buồng đốt qua hệ thống cấp liệu đặt ở tường nước phía đầu buồng đốt.

Lượng nhiên liệu cấp vào lò được quạt cấp liệu thổi với tốc độ phù hợp. Vào hòa trộn với các hạt nhiên liệu rắn (than, tro, xỉ) cùng bay lơ lững và bốc cháy theo từng lớp khác nhau dọc theo chiều cao của buồng đốt. Trong quá trình cháy, các hạt nhiên liệu giảm dần kích thước và được hòa trộn với một phần xỉ (hạt nền) có sẵn trong buồng đốt tạo ra một lớp đệm nhiên liệu. Nhiệt lượng từ nhiên liệu cháy được truyền cho tường nước được bố trí xung quanh buồng đốt.

Đường gió cấp 2 được đưa vào buồng đốt qua các vòi phun gió được đặt ở phía trên buồng đốt. Với mục đích cung cấp không khí cho các lớp sôi phía trên để giảm NOx, điều chỉnh hệ số không khí thừa và điều chỉnh nhiệt độ cháy trong buồng đốt.

Sau khi thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ở thân lò, khói được đưa vào bộ thu hồi năng lượng, tận dụng lại nguồn nhiệt từ khói thải gia nhiệt cho nước cấp và không khí cấp vào lò.

Bộ lọc bụi được bố trí đặt ở trước quạt hút, tách những hạt tro bay ra khỏi dòng khói, trước khi khói được quạt hút thải ra ngoài ống khói.

Quá trình chế tạo thân lò 

Nồi hơi tầng sôi có mấy loại

Gồm có các loại sau đây:

Nồi hơi tầng sôi bọt

Còn được gọi là buồng đốt tầng sôi bọt,  hay là tầng sôi bong bóng.

Nguyên liệu đốt chủ yếu là : Cát, tro, đá vôi cùng các vật liệu khác cùng với một lượng nhỏ nhiên liệu.

Khi cháy bề dày của lớp sôi bong bóng trong khoảng giới hạn từ 1000 mm đến 1650 mm. Giá trị độ sụt áp trung bình vào khoảng 1cm nước/1cm bề dày lớp sôi.  là loại lò tầng sôi phổ biến nhất. Một hạn chế của lò hơi tầng sôi dạng bọt đó là hiệu suất cháy của lò  thấp. 

Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn

Là phiên bản được cải tiến từ nồi hơi tầng sôi bọt. Khi hoạt động tốc độ sôi cao. Tốc độ của khói, nhiên liệu, trong buồng đạt khoảng 4 đến 6 m/s.Nhờ vậy mà nhiên liệu rất nhanh sẽ được trộn đều với tác nhân cháy trong buồng đốt. Các hạt rắn nhiên liệu trong khói sẽ được giữ lại nhờ Cyclone tách (loại nóng hoặc lạnh) và tuần hoàn trở lại buồng đốt. Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có công suất lớn từ 100 tấn/giờ trở lên. Phù hợp với doanh nghiệp quy mô lớn.

Băng tải nhiên liệu 

Nồi hơi tầng sôi được dùng ở đâu?

Được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hiện nay. Với nhiều cải tiến và ưu điểm công nghệ tầng sôi đang dần thay thế các lò hơi truyền thống.

Sau đây là những ứng dụng của nồi hơi tầng sôi:

- Trong ngành công nghiệp dệt, nhuộm:  nguồn hơi nước từ lò hơi được dùng để hấp, sấy sản phẩm vải.

- Trong ngành công nghiệp sản xuất giấy: dùng nguồn nhiệt hơi nước vào công đoạn: xeo giấy, hấp giấy, sấy giấy.

- Trong ngành chế biến cao su: dùng hơi nước để hấp, sấy khô sản phẩm.

- Trong ngành chế biến gỗ: Dùng nhiệt và hơi nước để làm ván ép, xông, sấy gỗ, hấp tẩm dầu.

- Trong lĩnh vực xây dựng: Lò hơi có nhiệm vụ giúp sấy nhanh các kết cấu bê tông.

- Trong ngành dịch vụ nghỉ dưỡng: Lò hơi được ứng dụng để sưởi ấm, xông hơi, vệ sinh, tắm hơi.

Lắp đặt lò hơi ứng dụng trong công nghiệp

Ưu điểm

- Tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao hiệu suất vận hành nhà máy.

- Công nghệ tầng sôi thân thiện với môi trường. Có thể đáp ứng được các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt với các thiết bị xử lý đơn giản, rẻ tiền. 

-Tuổi thọ lò hơi cao. Chi phí bảo trì thấp.

- Đốt được nhiều nhiên liệu khác nhau: Than cám, trấu rời, trấu viên, củi viên, củi băm, rác ngành giấy, biomass...

- Nồi hơi có thể đốt được rác thải sinh hoạt, đây là ưu điểm lớn góp phần bảo vệ môi trường xanh sạch đẹp. 

- Hệ thống điều khiển tự động, vận hành đơn giản, dễ điều khiển.

Lò hơi tầng sôi có nhiều ưu điểm

Nhược điểm

 Đối với nồi hơi tầng sôi đốt than đá, để giữ cho buồng đốt không bị quá nhiệt thì phải có chùm ống ngâm trong lớp sôi. Vì vậy chùm ống này phải chịu mài mòn liên tục.

- Nồi hơi tầng sôi bọt đòi hỏi diện tích buồng đốt rất lớn. Vì vậy lò hơi tầng sôi bọt không thể thay thế hoàn toàn lò than phun nhất là đối với dải công suất lớn. 

- Nồi hơi tầng sôi bọt có khả năng phân tán nhiên liệu trong buồng đốt không tốt bằng lò tầng sôi tuần hoàn. Vì vậy lò tầng sôi bọt chỉ được thiết kế ở dải công suất nhỏ và trung bình. 

- Nồi hơi tầng sôi bọt cần sửa lại thiết kế của lò nếu thay đổi loại nhiên liệu đã thiết kế bằng nhiên liệu khác.

- Tải tối thiểu của lò tầng sôi bọt bị hạn chế, thông thường chỉ chạy tải nhỏ nhất 30 - 40% công suất thiết kế.

Giới thiệu về nồi hơi tầng sôi do công ty năng lượng nhiệt Bách Khoa chế tạo và lắp đặt.

-Nồi hơi, lò hơi tầng sôi do Lò hơi Bách Khoa chế tạo: Là loại lò hơi có cơ chế hoạt động cháy trong lớp sôi. Đốt được nhiều nhiên liệu khác nhau, giá nhiên liệu rẻ. Được sử dụng rộng rãi. Công suất rất rộng từ 1 đến 50 tấn/giờ. Thông số cụ thể về lò hơi tầng sôi:

- Công suất 3.000 – 50.000 kg/giờ.

- Kiểu lò hơi: Cháy tầng sôi, tổ hợp ống nước và ống lửa.

- Áp suất thiết kế 8 – 25 kG/cm².

- Áp suất làm việc 8 – 25 kG/cm².

- Nhiệt độ nước cấp 80⁰C.

- Hiệu suất lò hơi 82% ± 2.

- Nhiên liệu đốt: Than cám Indo, mùn cưa, biomass.

- Nguồn điện sử dụng 380 VAC – 3 pha – 50Hz.

- Tiêu chuẩn chế tạo: Theo TCVN 7704 - 2007, TCVN 12728 – 2019.

- Phát thải khói thải: Đạt QCVN 19: 2009/BTNMT.

- Chế độ làm việc: Bán tự động và tự động hoàn toàn.

- Điều khiển: PLC - SCADA

Vận hành lò hơi tầng sôi HeXboiler

Trong xu thế phát triển hiện nay, nồi hơi, lò hơi tầng sôi là giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp phát triển bền vững. Với những ưu điểm nổi bật nêu trên cùng với hệ thống chăm sóc khách hàng chuyên nghiệp, uy tín. Công ty TNHH Năng lượng nhiệt Bách Khoa luôn là địa chỉ tin cậy trong lĩnh vực lò hơi.