Lò hơi tầng sôi là gì? Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động

Lò hơi tầng sôi là gì?

Phân loại các loại lò hơi tầng sôi

1. Lò hơi tầng sôi bọt (Bubbling Fluidized Bed – BFB)
   1. Đặc điểm: Không khí được thổi vào với vận tốc vừa phải (1–3 m/s), tạo ra lớp sôi giống như bọt khí.
   2. Nhiên liệu: Thích hợp với than đá, sinh khối có kích thước lớn.
   3. Ưu điểm: Dễ vận hành, chi phí đầu tư thấp hơn.
2. Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed – CFB)
   1. Đặc điểm: Không khí thổi với vận tốc cao (5–10 m/s), đưa các hạt nhiên liệu tuần hoàn liên tục trong buồng đốt.
   2. Nhiên liệu: Phù hợp với than chất lượng thấp, sinh khối, hoặc hỗn hợp nhiên liệu phức tạp.
   3. Ưu điểm: Hiệu suất đốt cháy cao hơn, giảm khí thải đáng kể (NOx và SOx giảm đến 90%).

Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động của lò hơi tầng sôi

Cấu Tạo

• Buồng đốt tầng sôi: Nơi nhiên liệu được đốt cháy trong trạng thái sôi nhờ luồng không khí từ quạt thổi.
• Hệ thống ống dẫn nhiệt: Truyền nhiệt từ buồng đốt đến nước để tạo hơi nước.
• Cyclone (bộ tách tuần hoàn): Chỉ có ở lò CFB, giúp thu hồi hạt nhiên liệu chưa cháy hết để tái sử dụng.
• Trống hơi và trống nước: Lưu trữ và phân phối hơi nước áp suất cao.
• Hệ thống xử lý khí thải: Gồm ống khói và bộ lọc bụi tĩnh điện để giảm ô nhiễm.
• Quạt gió và bơm nước: Đảm bảo cung cấp không khí và nước liên tục.

Nguyên Lý Hoạt Động

• Nhiên liệu được đưa vào buồng đốt cùng với vật liệu nền (thường là cát hoặc đá vôi).
• Quạt thổi không khí áp suất cao từ dưới lên, làm các hạt nhiên liệu “nổi” và trộn đều với không khí.
• Nhiệt lượng từ quá trình cháy làm nước trong ống dẫn sôi, tạo ra hơi nước áp suất cao.
• Với lò CFB, các hạt chưa cháy hết được cyclone thu hồi và đưa trở lại buồng đốt.

Ưu và nhược điểm của lò hơi tầng sôi

Ưu Điểm

• Hiệu suất cao: Công nghệ tầng sôi tối ưu hóa đốt cháy, tiết kiệm 20–30% nhiên liệu so với lò hơi ghi xích.
• Thân thiện môi trường: Giảm phát thải NOx và SOx nhờ thêm đá vôi vào tầng sôi để khử lưu huỳnh.
• Linh hoạt nhiên liệu: Sử dụng được than chất lượng thấp, sinh khối, hoặc rác thải công nghiệp.
• Tuổi thọ cao: Ít mài mòn hơn do không có bộ phận chuyển động trong buồng đốt.

Nhược Điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Đặc biệt với lò CFB, giá thành lắp đặt có thể cao hơn 15–25% so với lò hơi thông thường.
• Yêu cầu kỹ thuật phức tạp: Vận hành và bảo trì đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề.
• Tiêu tốn năng lượng phụ trợ: Quạt gió và hệ thống tuần hoàn cần điện năng lớn để hoạt động.

Phạm vi ứng dụng của lò hơi tầng sôi

• Sản xuất điện: Kết hợp với tua-bin hơi để tạo điện năng trong các nhà máy nhiệt điện vừa và nhỏ.
• Công nghiệp chế biến: Cung cấp hơi nước cho sấy khô, nấu chín trong ngành thực phẩm, giấy, hoặc hóa chất.
• Ngành sinh khối: Tận dụng trấu, vỏ cà phê, mùn cưa để sản xuất năng lượng tái tạo.
• Xử lý chất thải: Đốt rác thải công nghiệp, vừa tạo năng lượng vừa giảm ô nhiễm môi trường.
• Dệt may và xây dựng: Sử dụng hơi nước để nhuộm vải hoặc sản xuất vật liệu như xi măng, gạch.