Slide bài giảng về lò hơi sinh khối

Sinh khối sử dụng làm nhiên liệu đốt trực tiếp trong các lò
hơi
công
nghiệp
thường
là
chất
thải
sinh khối từ các ngành lâm nghiệp, nông nghiệp, công
nghiệp, sinh hoạt như: phế thải rừng, vỏ cây,
gỗ dăm, mùn cưa, bã mía, trấu, rơm, vỏ hạt điều, thân cây
ngô, lõi bắp ngô,… . Không sử dụng các
loại nhiên liệu sinh khối có độ đa dạng sinh học cao hoặc độ
phát
thải
cacbon
cao
như
các
loại
cây
gỗ lớn khai thác từ các khu rừng đặc dụng, tại các khu rừng
quốc
gia,
các
khu
bảo
tồn
thiên
nhiên,
các khu rừng ngập mặn,

Trong phần, này chúng ta giới hạn chỉ đề cập đến việc đốt
trực
tiếp
nhiên
liệu
sinh
khối
(dưới
dạng nguyên thủy hoặc đã qua sơ chế như nén lại dưới dạng
viên,
củi
thanh
hoặc
dạng
bánh)
trong
các lò hơi công nghiệp để tạo ra hơi nước cung cấp cho dây
chuyền
công
nghệ
của
doanh
nghiệp.


2.1.2 Các dạng nhiên liệu sinh khối phổ biến
trên thị trường

• 1. Dạng hạt nhỏ (mùn cưa, dăm bào và vỏ trấu rời
hoặc mịn hơn nữa dưới dạng bột cám nếu

được nghiền thêm)


• Dạng nhiên liệu này rất phù hợp cho các lò hơi đốt
kiểu tầng sôi. Ưu điểm của loại lò này là quán
tính nhiệt không lớn quá cho nên có thể linh hoạt điều
chỉnh nhiên liệu theo phụ tải hơi, cách phối
gió của lò hầu như rất đều trong không gian chính của
lò vì vậy hiệu suất cháy của nhiên liệu tương
đối cao. Có thể đốt được với những nhiên liệu có độ
ẩm tương đối lớn, nhiệt độ vận hành thường
vào khoảng từ 8500C đến 9000C nên vấn đề tạo muội
than và nóng chảy tro rất ít xảy ra. Đây là kiểu
lò hơi được phát triển mạnh trong những năm gần
đây.


2. Dạng nhiên liệu được nén thành viên
• Loại này thông thường được nghiền từ trấu, mùn cưa, bã mía, gỗ,
… hoặc hỗn hợp của chúng, sau
đó được nén lại dưới dạng các viên nhiên liệu có đường kính (5-12)
mm và chiều dài (10-40) mm.


3. Dạng nhiên liệu được ép thành khối hoặc thành thanh

• Loại này thông thường được ép từ vỏ trấu hoặc
mùn cưa hoặc hỗn hợp của chúng thành khối
dưới dạng củi thanh có đường kính từ từ (50-100)
mm và chiều dài (100-1000) mm, gọi là củi trấu

hoặc củi mùn cưa (đôi lúc còn được ép dưới dạng
bánh cho tiện vận chuyển). Dạng nhiên liệu này
thường được sử dụng trong các lò hơi với buồng
đốt kiểu ghi tĩnh hoặc ghi xích, khi đốt có thể để
nguyên thanh hoặc đập (băm) ra thành miếng



4. Dạng củi cành, củi thanh truyền thống hoặc gỗ
được băm thành miếng


5. Một số các phế thải khác của nông nghiệp


Công nghệ đốt nhiên liệu sinh khối
• Hiện nay các lò hơi đốt trực tiếp nhiên liệu sinh khối
ở Việt Nam thường ứng dụng 2 công nghệ
chính đó là đốt theo tầng cố định (buồng đốt có ghi)
và đốt theo tầng sôi.
1. Buồng đốt có ghi (buồng đốt theo tầng cố định)
Buồng đốt có ghi còn được gọi là buồng đốt theo tầng cố
định. Nhiên liệu được xếp theo tầng thường là ở trên ghi để
đốt. Ghi lò có nhiệm vụ đỡ nhiên liệu không bị lọt, không bị
rơi; để cho không khí (gió cấp 1) thổi qua ghi và lớp nhiên
liệu xếp trên ghi. Buồng đốt có ghi được phân ra thành các
loại: buồng đốt với ghi tĩnh, buồng đốt với ghi động, buồng
đốt với ghi rung lắc và buồng đốt với ghi xích (ghi chuyển
động).

A. Buồng đốt với ghi cố định (ghi tĩnh)

•

Trong buồng đốt loại này ghi đặt cố định, nhiên liệu được cấp không liên tục
(theo chu kỳ), lớp nhiên liệu mới được xếp lên trên lớp nhiên liệu đang cháy
trên ghi. Không khí được cấp từ dưới ghi lên

•

Ghi của buồng đốt loại này có cấu tạo đơn giản, không có các chi tiết chuyển
động, dễ chế tạo
nên chi phí thấp. Ngoài ra, lò hơi kiểu này vận hành dễ dàng, đơn giản, luôn có
lớp tro trên mặt ghi
ngăn cách lớp nguyên liệu cháy nên ghi lò ít bị hư hỏng


• Nhược điểm của buồng đốt kiểu này là công suất bị
hạn chế do diện tích ghi bị hạn chế. Hiệu
suất lò khó nâng cao do nhiên liệu cháy không hết
(q2) và nhiệt độ khói thải lớn (q4). Việc vận hành
khá nặng nhọc với công nhân, nhất là trong khâu
cấp nhiên liệu và thải tro. Việc cấp nhiên liệu theo
chu kỳ khó đáp ứng được yêu cầu của quá trình
cháy, làm cho sản lượng và thông số hơi dễ dao
động. Hơn nữa mỗi lần mở cửa cấp nhiên liệu, gió
lạnh tràn vào làm giảm nhiệt độ buồng lửa, ảnh
hưởng
quá

trình
cháy


B. Buồng đốt với ghi động
• Ghi bao gồm các bộ phận tĩnh và động. Nhiên liệu được đưa
vào
buồng
đốt
bằng
một
cơ
cấu
đẩy
thủy lực, sau đó nó được vận chuyển qua buồng đốt bằng
các bộ phận động của ghi. Tất cả các giai
đoạn đốt (sấy khô, nhiệt phân, cháy cốc) đều diễn ra trên
ghi. Quá trình cháy chất bốc xảy ra phía
trên của ghi, sử dụng gió cấp 2. Bộ phận thải tro nằm đối
diện với phía nạp nhiên liệu.


C. Buồng đốt với ghi xích

• Buồng đốt với ghi xích có đặc điểm là ghi chạy trên hai quả lô trong cùng một
mạch (giống với băng tải). Nhiên liệu với một chiều dày được điều chỉnh sẵn,
được vận chuyển từ phía nạp vào sang phía thải tro thông qua quá trình chuyển
động của ghi. Nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, vách tường và cuốn lò sấy nóng nhiên
liệu làm nó khô dần và chất bốc thoát ra. Chất bốc và cốc cháy tạo thành tro và
được thải ra ngoài. Không khí cấp vào buồng lửa thường được chia thành gió cấp

1 cấp từ phía dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp ở phía trên nhiên liệu.


Một số đặc thù liên quan đến kỹ thuật vận hành và an
toàn của lò hơi sinh khối
1. Nguyên liệu sinh khối như trấu, bã mía, củi, gỗ vụn, mùn cưa, viên nhiên liệu nén, thanh
củi nén, cọ dừa, than cây, lõi bắp ngô,… phụ thuộc vào mùa vụ tự nhiên và theo đặc thù
của vùng miền. Chúng ảnh hưởng lớn đến hoạt động ổn định của lò hơi sinh khối, do đó
việc chọn lựa sử dụng loại nhiên liệu nào và nhà cung cấp nào là rất quan trọng và phải
được xác định bằng hợp đồng lâu dài;
2. Phần lớn nguyên liệu sinh khối đều cồng kềnh nên cần lưu ý đến vấn đề lưu trữ và vận
chuyển. Kích cỡ của nhiên liệu sinh khối (mùn cưa, vỏ trấu, vỏ cà phê, xơ dừa,…) có thể
sử dụng quá trình ép đặc để định dạng dưới dạng viên nhiên liệu nén hoặc thanh củi nén
nhờ đó cải thiện được khả năng xử lý và đặc tính cháy của chúng. Trong trường hợp cần
thiết, chất thải gỗ và bã mía cần phải được cắt nhỏ;
3. Phải có kho bãi được che chắn để chứa nguyên liệu, đảm bảo giữ được độ ẩm của nhiên
liệu trong giới hạn qui định và đảm bảo các điều kiện về phòng cháy, chữa cháy;


4. Nhiệt trị của nhiên liệu sinh khối thấp hơn nhiệt trị của nhiên liệu hóa thạch
cho nên các lò hơi sinh khối sẽ có kích thước lớn hơn với cùng công suất;
5. Chất bốc của nhiên liệu sinh khối rất cao khoảng từ 60% đến 80% (lớn hơn
khoảng hơn 10 lần so với nhiên liệu hóa thạch). Do đó, khi cháy ngọn lửa sẽ
dài và lớn hơn, truyền nhiệt bức xạ sẽ ảnh hưởng rất lớn. Việc phân bố tỷ lệ
gió cấp 1 và cấp 2 cũng như bố trí vị trí cấp gió (đặc biệt là gió cấp 2) sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến hiệu suất của quá trình cháy. Cũng chính do nhiên liệu sinh
khối có chất bốc lớn nên khi lò bị tắt lửa, trước khi khởi động lại phải tiếnhành
thông gió thật kỹ nếu không dễ xảy ra nguy cơ cháy nổ do tích tụ các chất bốc
từ
trước

đó;


Những điều cần làm và không nên làm khi vận hành lò hơi để
đảm bảo an toàn và có hiệu quả cao:
Làm
1. Xả đáy mỗi ca theo yêu cầu

Không làm
1. Không châm lửa mồi ngay sau khi
lò tắt lửa

2. Thông ống thủy mỗi ca một lần

2. Không xả nước khi không cần thiết

3. Đóng kín các cửa lò khi vận
hành

3. Không mở các cửa lò khi không
cần thiết

4. Làm sạch, xả phễu đựng tro xỉ
mỗi ca

4. Không để phễu chứa tro xỉ quá tải

5. Theo dõi khói lò và kiểm soát
lửa cháy

5. Không tăng tốc độ cháy lên quá
giới hạn

6. Mở các van xả khí trước khi
khởi động và sau khi dừng lò

6. Không cấp nước thô cho lò (nước
chưa qua xử lý)

7. Giữ vệ sinh các bảng cầu dao
và thiết bị điều khiển

7. Không để mức nước trong lò quá
cao hoặc quá thấp (đối với lò cấp
nước bằng tay)


8. Định kỳ tra dầu mỡ cho tất cả các
thiết bị cơ khí để chúng làm việc tốt

8. Không đổi chiều quay quạt hút khi
đang vận hành

9. Định kỳ kiểm tra các rò rỉ, kiểm tra
các bẫy hơi

9. Không quan sát trực tiếp ngọn lửa
trong lò bằng mắt thường (phải sử dụng
kính bảo hộ)

10. Định kỳ kiểm tra hoặc hiệu chỉnh
thiết bị đo O2 hoặc CO2

10. Tránh để lớp nhiên liệu quá dày
hoặc quá mỏng

11. Định kỳ kiểm tra hoạt động của
van an toàn

11. Không để ghi lò bị trống (phải rải
nhiên liệu đều trên mặt ghi)

12. Đổi chiều quay quạt đẩy nếu quạt 12. Không vận hành lò hơi với ống
hút đổi chiều quay
nước bị rò rỉ
13. Giữ sạch khu vực làm việc,
không có bụi. Đặt các phương tiện
chữa cháy ở đúng nơi qui định, vị
trí luôn sẵn sàng

13. Không xem thường các dấu hiệu
bất thường (âm thanh thay đổi, hoạt
động thay đổi, khó điều khiển), phải
tìm nguyên nhân

14. Kiểm tra hoạt động các van, van
điều tiết, v.v... mỗi tuần một lần

14. Không để các nhân viên chưa qua
đào tạo vận hành lò hơi

15. Điền đầy đủ sổ nhật ký vận hành

15. Không bỏ qua bảo trì hàng năm