NÂNG CẤP LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn là giải pháp đốt hiệu suất cao trong các nhà máy công nghiệp hiện đại, nhưng để duy trì hiệu năng và đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt, việc nâng cấp công nghệ là tất yếu. Bài viết này phân tích chi tiết các hạng mục nâng cấp thiết yếu như cải tiến buồng đốt tầng sôi, nâng cấp hệ thống phân phối khí và tối ưu hóa thu hồi tro xỉ cho lò hơi tầng sôi tuần hoàn công suất từ 35–220 T/h.

Nội dung bài viết

1. Giới thiệu về lò hơi tầng sôi tuần hoàn và yêu cầu nâng cấp

1.1 Tổng quan công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed Steam Boiler – CFB) là dạng lò hơi đốt nhiên liệu rắn (than, biomass, RDF…) sử dụng nguyên lý tầng sôi kết hợp dòng khí lưu chuyển tuần hoàn qua cyclone để tăng thời gian lưu giữ hạt nhiên liệu trong buồng cháy.

Ưu điểm chính:

Hiệu suất đốt cao, từ 88–92%
Nhiệt độ cháy thấp, chỉ khoảng 850–900°C, giảm phát thải NOx
Có thể đốt nhiên liệu hỗn hợp, than xấu, nhiên liệu rắn thứ cấp
Phát thải SO₂ thấp nhờ phun vôi (CaCO₃ hoặc Ca(OH)₂) trực tiếp trong buồng cháy
Tro xỉ có thể thu hồi và tái sử dụng làm phụ gia xi măng hoặc gạch không nung

1.2 Tại sao cần nâng cấp lò hơi tầng sôi tuần hoàn?

Sau thời gian dài vận hành (>5 năm), các hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn thường gặp các vấn đề sau:

Suy giảm hiệu suất buồng đốt do mòn lớp chịu lửa, mất cân bằng phân phối khí
Hao phí nhiên liệu do phân phối không đồng đều hoặc luồng tuần hoàn kém
Tro bay không được thu hồi hiệu quả, gây tắc đường ống hoặc tăng phát thải bụi
Hệ thống điều khiển cũ không đáp ứng yêu cầu giám sát online theo ISO 50001
Yêu cầu cập nhật tiêu chuẩn khí thải CO, NOx, SOx theo lộ trình quốc gia

Việc nâng cấp lò hơi tầng sôi tuần hoàn giúp tăng hiệu suất nhiệt lên đến 4–6%, giảm tiêu hao nhiên liệu 5–8%, giảm phát thải bụi và NOx tới 40%, đồng thời kéo dài tuổi thọ thiết bị thêm 7–10 năm.

2. Các hạng mục nâng cấp quan trọng cho lò hơi tầng sôi tuần hoàn

2.1 Cải tiến buồng đốt tầng sôi

Buồng đốt tầng sôi là trung tâm phản ứng của toàn bộ hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn, nơi diễn ra quá trình sôi, oxy hóa và tái tuần hoàn hạt nhiên liệu.

Các giải pháp nâng cấp:

Tái lót gạch chịu lửa và vách nước (water wall)

Gạch cao nhôm (Al₂O₃ > 70%) cho khu vực đáy
Vật liệu SiC + zirconium ở vùng nhiệt độ cao
Lắp thêm lớp bảo vệ chống xói mòn tại khu vực va đập vật liệu (>8 m/s)

Thiết kế lại hình học buồng đốt

Tăng chiều cao sôi từ 7.5 m → 10 m để tăng thời gian lưu
Thêm tấm chắn tầng sôi giúp tái phân phối nhiên liệu, hạn chế kênh khí

Tối ưu hóa vòi phun vôi khử SOx

Thay thế nozzle bằng loại chống ăn mòn cao cấp
Bố trí lại các tầng phun để nâng hiệu suất khử lưu huỳnh lên ≥ 85%

Lợi ích đạt được:

Nhiệt độ buồng đốt ổn định ±5°C
Phân phối khí đồng đều hơn, sai số áp suất nền tầng sôi < 8%
Giảm tỷ lệ carbon chưa cháy (LOI) trong tro bay xuống < 5%

2.2 Nâng cấp hệ thống phân phối khí

Hệ thống phân phối khí là xương sống điều tiết quá trình sôi, gồm các cụm:

Quạt gió cấp 1 (Primary Air Fan)
Hệ thống van điều tiết gió từng vùng
Hệ thống thổi gió tĩnh (air nozzle) phân bố ở đáy

Các giải pháp nâng cấp:

Thay thế vòi thổi đáy

Sử dụng vật liệu Inconel hoặc gang đúc có phủ ceramic
Tăng mật độ phân phối vòi thổi từ 50–60/m² lên 80/m²

Nâng cấp điều khiển van khí

Tích hợp cảm biến áp suất chênh lệch (differential pressure sensor)
Kết nối PLC – HMI để tự động cân bằng lưu lượng theo từng vùng đốt

Tăng công suất quạt gió

Chuyển từ quạt hướng trục sang ly tâm
Tăng cột áp từ 6.5 kPa → 8.5 kPa, lưu lượng từ 45.000 → 60.000 Nm³/h

Hiệu quả đạt được:

Tỷ lệ sôi đồng đều trên toàn mặt sàn
Hạn chế hiện tượng “kênh khí” dẫn đến đốt không hoàn toàn
Giảm áp suất tĩnh cần thiết cho phân phối → tiết kiệm điện quạt

2.3 Tối ưu hóa thu hồi tro xỉ

Tro xỉ trong lò hơi tầng sôi tuần hoàn được phân loại thành: tro đáy (bottom ash) và tro bay (fly ash). Nếu không được thu hồi hiệu quả, tro bay sẽ làm tăng tải trọng hệ thống xử lý khí thải, gây tắc cyclone, mài mòn quạt hút, và vượt ngưỡng phát thải bụi cho phép (<50 mg/Nm³ theo QCVN 19:2009/BTNMT).

Các giải pháp nâng cấp:

Nâng cấp hệ thống cyclone thu hồi

Tăng chiều dài phần ống xoáy để giảm vận tốc đầu ra
Thay lớp chịu mài mòn bên trong cyclone bằng ceramic tile (≥ 92% Al₂O₃)
Điều chỉnh đường ống dẫn tro về silo tro để tránh bít tắc tại cổ xoắn

Bổ sung hệ thống lọc bụi túi (Baghouse)

Dùng vật liệu vải chịu nhiệt PTFE – aramid, nhiệt độ chịu được 220–240°C
Thiết lập áp suất chênh lệch < 150 mmAq, kiểm soát dòng khí tuần hoàn
Cài đặt xả tro tự động theo tín hiệu chênh áp

Tối ưu silo chứa và hệ thống xả tro

Cài cảm biến mức liên tục trong silo để tránh đầy
Tự động hóa cánh khuấy xả tro, ngăn đóng bánh
Bố trí silo tro xỉ theo tuyến ống hút tro từ cyclone, tránh tắc nghẽn

Hiệu quả thu được:

Tăng hiệu suất thu hồi tro bay từ 75–80% lên đến 96–98%
Giảm chi phí bảo trì quạt hút và lọc túi 25–35%/năm
Đảm bảo hàm lượng bụi trong khí thải sau xử lý < 30 mg/Nm³

3. Nâng cấp hệ thống điều khiển và giám sát tự động

Với yêu cầu ngày càng cao về kiểm soát chất lượng và tiết kiệm năng lượng, việc nâng cấp hệ thống điều khiển lò hơi tầng sôi tuần hoàn từ dạng relay logic hoặc HMI rời rạc sang hệ thống tích hợp SCADA là xu thế tất yếu.

3.1 Cập nhật cấu trúc điều khiển

Thay thế tủ điều khiển cũ bằng PLC – HMI – SCADA

PLC: Siemens S7-1500, Allen-Bradley CompactLogix, Omron CJ2M
HMI: màn hình cảm ứng 7”–15”, hỗ trợ đa ngôn ngữ
SCADA: WinCC, Ignition, iFIX, kết nối qua OPC-UA/Modbus TCP

Triển khai mạng cảm biến thông minh

Cảm biến áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dạng analog 4–20 mA
Đồng hồ đo O₂ trong buồng cháy để điều khiển gió – nhiên liệu tối ưu
Cảm biến phát hiện rung chấn cho cyclone, silo tro, băng tải

Kết nối giám sát từ xa

Server đặt tại phòng điều khiển trung tâm hoặc cloud SCADA
Kết nối qua VPN bảo mật, cảnh báo qua email/SMS
Ghi dữ liệu liên tục tối thiểu 6 tháng để phân tích lỗi và tối ưu

3.2 Lợi ích khi tự động hóa hoàn toàn hệ thống

Giảm thời gian dừng lò cho mỗi lần sự cố từ trung bình 6h → còn <1.5h
Giảm tiêu thụ nhiên liệu do điều chỉnh gió-nhiên liệu theo O₂ real-time: tiết kiệm 3–5%
Hạn chế lỗi thao tác người vận hành, nâng tỷ lệ chạy liên tục > 95%
Giúp nhà máy đáp ứng ISO 50001:2018 về hệ thống quản lý năng lượng

4. So sánh hiệu quả vận hành trước và sau nâng cấp

Thông số kỹ thuật	Trước nâng cấp	Sau nâng cấp
Hiệu suất nhiệt (%)	86.5–88.0	91.5–93.0
Suất tiêu hao nhiên liệu (kcal/kg hơi)	720–760	670–700
Phát thải NOx (mg/Nm³)	250–320	120–150
Phát thải bụi (mg/Nm³)	90–120	25–35
Thời gian chạy liên tục trung bình	600 giờ	>1500 giờ
Chi phí bảo trì/năm	Cao, không ổn định	Giảm 25–40%

5. Các thương hiệu lò hơi tầng sôi tuần hoàn hàng đầu

Dưới đây là 3 thương hiệu quốc tế uy tín chuyên sản xuất lò hơi tầng sôi tuần hoàn:

5.1 Phân khúc cao cấp – FOSTER WHEELER (Mỹ)

Dẫn đầu công nghệ lò CFB công suất lớn (300–1000 MW)
Hệ thống khử lưu huỳnh bằng phun vôi dạng tầng cao cấp
Cyclone và heat exchanger thiết kế tối ưu cho nhiệt độ 850°C
Tuổi thọ > 20 năm, ứng dụng trong các nhà máy nhiệt điện lớn

5.2 Phân khúc trung cấp – THERMAX (Ấn Độ)

Chuyên các dòng CFB công suất 45–120 T/h
Hệ thống phân phối gió tiên tiến với nozzle hợp kim
Bộ trao đổi nhiệt hiệu suất cao tích hợp cyclone bên trong lò
Dễ tích hợp SCADA, vận hành đơn giản, bảo trì thuận tiện

5.3 Phân khúc phổ thông – DONGFANG BOILER (Trung Quốc)

Cung cấp các dòng lò tầng sôi từ 35–75 T/h
Giá thành hợp lý, khung lò tiêu chuẩn hóa, dễ sản xuất hàng loạt
Phù hợp với nhà máy xi măng, gạch, sản xuất vật liệu xây dựng
Có thể chuyển đổi từ đốt than sang biomass hoặc RDF

6. Tại sao chọn ETEK cho dự án nâng cấp lò hơi tầng sôi tuần hoàn

6.1 Kinh nghiệm chuyên sâu và giải pháp toàn diện

Với hơn 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực hệ thống nhiệt công nghiệp, ETEK tự tin là đối tác chiến lược trong việc nâng cấp lò hơi tầng sôi tuần hoàn cho các ngành: xi măng, nhiệt điện, chế biến thực phẩm, hóa chất và phân bón.

Chúng tôi cung cấp giải pháp toàn diện bao gồm:

Khảo sát, kiểm tra hiện trạng bằng thiết bị siêu âm, đo lưu lượng, phân tích khí thải
Tái thiết kế sơ đồ kỹ thuật, cải tiến mặt bằng buồng đốt và cyclone
Tư vấn lựa chọn vật liệu chịu lửa, nozzle gió, hệ thống xử lý tro
Lập báo cáo so sánh hiệu suất, phân tích lợi ích đầu tư (ROI)
Lập trình lại toàn bộ PLC/SCADA theo chuẩn ISA-88 hoặc ISA-95

Ngoài ra, ETEK có đội ngũ kỹ sư có chứng chỉ quốc tế (CE, PMP, ISO 50001), đã tham gia thực hiện dự án tại các khu vực Đông Nam Á, Trung Đông và châu Phi, đặc biệt là với hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn công suất lớn từ 75–220 T/h.

6.2 Dịch vụ triển khai nhanh – bảo hành lâu dài – giám sát từ xa

ETEK không chỉ thực hiện nâng cấp, mà còn hỗ trợ toàn bộ vòng đời vận hành:

Triển khai tại hiện trường: không gián đoạn vận hành, chỉ shut-down theo từng giai đoạn
Chế tạo thiết bị tại Việt Nam: rút ngắn thời gian đặt hàng từ 12–14 tuần xuống còn 4–6 tuần
Bảo hành mở rộng: từ 12 tháng đến 36 tháng cho các hạng mục nâng cấp có kết hợp SCADA
Giám sát từ xa: hệ thống điều khiển ETEK tích hợp dịch vụ cảnh báo qua cloud SCADA

6.3 Linh kiện thay thế luôn sẵn kho – tối ưu chi phí bảo trì

ETEK có hệ thống kho phụ tùng và thiết bị thay thế lớn tại TP.HCM và Hà Nội, sẵn sàng cung ứng các hạng mục:

Gạch chịu lửa cao nhôm, gạch SiC zirconium
Nozzle Inconel, Inox, ceramic hóa
Cảm biến áp suất, nhiệt độ, O₂, CO, bụi
Quạt hút ID, quạt cấp gió PA/SA, motor Siemens/ABB
Tấm cyclone chống mài mòn, van xả tro, screw feeder

Với quy trình kiểm soát tồn kho linh hoạt, ETEK cam kết đáp ứng thay thế trong vòng 48–72 giờ trên toàn quốc, và từ 3–5 ngày cho các dự án tại nước ngoài.

7. Kết luận

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn là trái tim vận hành của nhiều nhà máy công nghiệp hiện đại, nhưng chỉ duy trì hiệu suất tối ưu khi được nâng cấp đúng thời điểm và đúng công nghệ. Việc đầu tư nâng cấp không chỉ giúp:

Tăng hiệu suất nhiệt và tiết kiệm nhiên liệu từ 4–6%
Giảm phát thải NOx, SOx, bụi mịn theo tiêu chuẩn QCVN và EU
Tối ưu hệ thống điều khiển, giảm lỗi thao tác người vận hành
Kéo dài tuổi thọ thiết bị, giảm chu kỳ bảo trì xuống còn 1–2 lần/năm
Tăng khả năng đốt đa nhiên liệu, thích nghi tốt với xu thế chuyển đổi năng lượng

ETEK tự hào là đơn vị tiên phong trong các giải pháp nâng cấp lò hơi tầng sôi tuần hoàn, kết hợp kỹ thuật chuyên sâu, tự động hóa hiện đại và khả năng triển khai nhanh trên toàn quốc – cũng như tại các khu vực công nghiệp trọng điểm ở Đông Nam Á và châu Phi.

Hãy để ETEK đồng hành cùng bạn trong hành trình nâng tầm hệ thống nhiệt công nghiệp – an toàn, hiệu quả, tiết kiệm và bền vững.

Sản phẩm và dịch vụ liên quan: