BẢO TRÌ HỆ THỐNG KHÍ HÓA

Hệ thống khí hóa là công nghệ then chốt trong quá trình chuyển hóa sinh khối, than, hoặc chất thải rắn thành khí tổng hợp (syngas) có khả năng sinh năng lượng. Để duy trì hiệu suất và độ an toàn vận hành, công tác bảo trì hệ thống khí hóa định kỳ cần được thực hiện nghiêm ngặt, bao gồm vệ sinh buồng phản ứng, kiểm tra bơm cấp liệu và bảo trì thiết bị thu hồi nhiệt.

1. Giới thiệu về hệ thống khí hóa và vai trò của bảo trì

Hệ thống khí hóa (gasification systems) vận hành theo nguyên lý nhiệt phân – oxy hóa bán phần – hoàn nguyên, chuyển nhiên liệu rắn có chứa carbon (gỗ, than, trấu, RDF…) thành hỗn hợp khí cháy (CO, H₂, CH₄), có thể sử dụng để đốt lò, phát điện hoặc tổng hợp hóa chất.

1.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

Một hệ thống khí hóa hoàn chỉnh bao gồm các phần chính sau:

• Buồng phản ứng (gasifier): vùng xảy ra quá trình chuyển hóa nhiên liệu ở 800–1100°C
• Bộ cấp liệu (biomass feeder): dạng vít tải, xy lanh thủy lực, hoặc cấp liệu dạng khí
• Hệ lọc khí (filtration system): gồm cyclone, lọc bụi, lọc tar bằng hấp phụ hoặc rửa khí
• Bộ làm mát syngas (cooler): giảm nhiệt độ syngas từ 300–500°C xuống 40–60°C
• Thiết bị sử dụng khí: đầu đốt, động cơ đốt trong, lò sấy, tua-bin điện
• Hệ thống điều khiển PLC/SCADA: quản lý tự động các thông số vận hành

1.2 Thông số vận hành đặc trưng

2. Mục tiêu và lợi ích của bảo trì hệ thống khí hóa

2.1 Duy trì hiệu suất nhiệt và tỷ lệ chuyển hóa

Nếu không bảo trì định kỳ, các yếu tố sau sẽ làm giảm hiệu suất:

• Tro xỉ tích tụ làm tắc buồng khí hóa
• Lưu lượng gió cấp không đồng đều → cháy lệch tâm
• Nhiệt độ lò giảm → khí đầu ra có giá trị nhiệt thấp

Hậu quả:

• Hiệu suất nhiệt giảm còn 55–60%
• Tăng tiêu hao nhiên liệu 15–20%
• Gây tắt nghẽn đầu đốt, giảm tuổi thọ động cơ đốt trong

Bảo trì định kỳ giúp ổn định nhiệt độ vùng oxy hóa trong khoảng 950–1050°C, duy trì tỷ lệ CO+H₂ trên 60%, cải thiện giá trị calor khí đạt >4.8 MJ/Nm³.

2.2 Kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí sửa chữa

• Buồng phản ứng không được vệ sinh sẽ bị kết xỉ, gây nứt vỏ lò
• Bơm cấp liệu vận hành quá tải do tắc nghẽn hoặc lệch trục → cháy motor
• Thiết bị thu hồi nhiệt bị cáu cặn hoặc bám hắc khí → giảm hiệu suất trao đổi nhiệt

Chi phí sửa chữa sau sự cố có thể gấp 5–10 lần chi phí bảo trì định kỳ. Ví dụ:

• Thay 1 bơm cấp liệu 7.5 kW: 35–50 triệu đồng
• Sửa chụp lò gasifier chịu nhiệt: >80 triệu đồng
• Làm sạch heat exchanger bằng hóa chất: 15–30 triệu/lần

2.3 Tuân thủ an toàn và môi trường

• Tar và bụi trong khí syngas không được lọc tốt có thể gây cháy, ô nhiễm
• Buồng khí hóa bị rò rỉ áp hoặc quá nhiệt gây nguy cơ nổ cục bộ
• Rò rỉ dầu thủy lực từ cụm cấp liệu ảnh hưởng tới môi trường và an toàn cháy nổ

Bảo trì giúp phát hiện sớm rò rỉ, nứt vỡ, vượt áp – từ đó đảm bảo hệ thống khí hóa vận hành an toàn, ổn định và thân thiện với môi trường.

3. Các hạng mục kỹ thuật trong bảo trì hệ thống khí hóa

3.1 Vệ sinh buồng phản ứng (reactor cleaning)

Buồng khí hóa là nơi chịu nhiệt độ cao nhất (850–1100°C), liên tục xảy ra các phản ứng vật lý và hóa học. Cặn bám, xỉ, và tro nếu không được làm sạch định kỳ sẽ gây:

• Tắc lò, nghẽn dòng syngas
• Giảm vùng oxy hóa hoạt động hiệu quả
• Ảnh hưởng xấu đến hiệu suất

Quy trình vệ sinh:

• Ngừng hệ thống, để nguội lò đến <100°C
• Tháo nắp lò, sử dụng dụng cụ cạo chuyên dụng loại bỏ xỉ
• Thổi bụi carbon hóa bằng khí nén ≥6 bar
• Dùng chổi sắt và máy hút công nghiệp vệ sinh đáy buồng khí
• Kiểm tra lớp chịu lửa: không nứt, bong tróc, mẻ góc
• Ghi nhận độ dày lớp gạch cách nhiệt và đo độ bám nhiệt bức xạ

Chu kỳ đề xuất: mỗi 300–500 giờ hoạt động hoặc mỗi 2 tuần.

3.2 Kiểm tra bơm cấp liệu (biomass feeder inspection)

Bơm cấp liệu (biomass feeder) là bộ phận nạp nhiên liệu liên tục vào buồng khí hóa. Các loại phổ biến gồm:

• Vít tải trục đơn hoặc trục đôi
• Pít-tông thủy lực
• Hệ thống cấp liệu khí nén (air lock)

Các sự cố thường gặp:

• Lệch trục vít → kẹt nguyên liệu
• Mòn cánh vít, hỏng bạc đạn
• Xì dầu thủy lực tại pít-tông
• Lỗi cảm biến hành trình → cấp liệu sai thời điểm

Quy trình kiểm tra – bảo trì:

• Kiểm tra độ lệch trục (run-out < 0.5 mm)
• Đo độ mòn bước vít, nếu <80% đường kính gốc thì cần thay
• Thay mỡ bôi trơn bạc đạn, kiểm tra độ ồn và rung
• Kiểm tra gioăng chặn dầu, van điều áp hệ thống thủy lực
• Kiểm tra tín hiệu từ sensor hành trình (proximity hoặc magnetic switch)
• Hiệu chỉnh tốc độ vít cấp bằng biến tần (nếu có)

Thời gian giữa hai đợt kiểm tra tối ưu là mỗi 250 giờ chạy hoặc 1 tuần vận hành liên tục.

3.3 Bảo trì thiết bị thu hồi nhiệt (heat recovery device maintenance)

Thiết bị thu hồi nhiệt trong hệ thống khí hóa thường là:

• Bộ trao đổi nhiệt dạng ống chùm (shell-and-tube heat exchanger)
• Bộ làm mát syngas bằng nước hoặc không khí cưỡng bức
• Thiết bị thu nhiệt hồng ngoại từ khí thải (radiant heat recovery unit)

Sự cố phổ biến:

• Tắc ống dẫn khí bởi bụi carbon hoặc hắc khí
• Ăn mòn do khí acid (SO₂, NOx, HCl) ngưng tụ
• Giảm hiệu suất trao đổi nhiệt do cáu cặn, rò rỉ nước làm mát

Biện pháp bảo trì:

• Tháo từng chùm ống để kiểm tra cặn bám, dùng chổi cước + khí nén vệ sinh
• Súc rửa bằng hóa chất không ăn mòn kim loại (ví dụ: acid citric hoặc dung dịch tẩy cặn chuyên dụng)
• Kiểm tra rò rỉ đầu ống, hàn lại nếu phát hiện điểm rỗ
• Đo chênh nhiệt giữa khí vào – khí ra (ΔT ≥100°C là lý tưởng)
• Đo lưu lượng nước làm mát, áp suất nước, độ dẫn điện (EC)

Chu kỳ bảo trì khuyến nghị: mỗi 1000 giờ chạy hoặc sau mỗi 3 tháng.

4. Lịch trình kiểm tra và bảo trì định kỳ hệ thống khí hóa

Việc lập lịch bảo trì theo giờ chạy và tình trạng thiết bị là cần thiết để giữ cho hệ thống khí hóa hoạt động liên tục, an toàn và hiệu quả.

Việc tuân thủ lịch trình này giúp tăng tuổi thọ toàn hệ thống lên thêm 30–40% và giảm sự cố bất ngờ đến 60%.

5. Các thương hiệu quốc tế chuyên cung cấp hệ thống khí hóa

Tùy theo quy mô, nhu cầu tự động hóa và loại nhiên liệu đầu vào, doanh nghiệp có thể lựa chọn các nhà cung cấp hệ thống phù hợp:

5.1 Phân khúc cao cấp – PRM Energy Systems (Hoa Kỳ)

• Chuyên cung cấp hệ thống khí hóa biomass công nghiệp
• Kết cấu module, tích hợp đồng phát điện – nhiệt (CHP)
• Tự động hóa hoàn toàn, tương thích SCADA quốc tế
• Tuổi thọ lò phản ứng lên đến 20 năm, hiệu suất >85%

5.2 Phân khúc trung cấp – All Power Labs (Mỹ)

• Hệ thống khí hóa G-series và Powertainer từ 20–100 kW
• Kết cấu nhỏ gọn, phù hợp ứng dụng nông nghiệp – năng lượng địa phương
• Bộ lọc khí và làm mát tích hợp, vận hành PLC qua HMI cảm ứng
• Bảo trì dễ dàng, phù hợp với nhà máy cỡ vừa

5.3 Phân khúc phổ thông – Henan Dongfang (Trung Quốc)

• Thiết kế đơn giản, dễ lắp đặt và vận hành
• Chi phí thấp, dễ nâng cấp từng phần như vít cấp liệu hoặc bộ lọc khí
• Phù hợp ứng dụng khí hóa gỗ, trấu, vỏ cà phê
• Hỗ trợ kỹ thuật cơ bản, có thể tích hợp PLC tùy chọn

6. Tại sao nên chọn ETEK trong bảo trì hệ thống khí hóa

6.1 Kinh nghiệm thực chiến – triển khai quốc tế

ETEK là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực bảo trì, cải tạo và nâng cấp hệ thống khí hóa tại Việt Nam và nhiều khu vực như Đông Nam Á, Trung Đông và châu Phi. Chúng tôi có kinh nghiệm phục vụ các ngành:

• Chế biến gỗ, dăm gỗ, ván ép
• Giấy và bao bì
• Sản xuất điện từ sinh khối
• Đốt chất thải công nghiệp
• Nông nghiệp công nghệ cao

Tất cả dự án của ETEK tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế về năng lượng và an toàn như:

• EN 303-5: khí hóa sinh khối
• IEC 61508: an toàn chức năng
• ISO 50001: quản lý năng lượng hiệu quả
• ATEX, UL, CE: cho các vùng có nguy cơ cháy nổ

6.2 Dịch vụ bảo trì toàn diện – chuyên sâu theo từng mô-đun

ETEK triển khai bảo trì hệ thống theo quy trình khép kín:

Khảo sát – Đo đạc – Đánh giá

• Kiểm tra trực tiếp buồng khí hóa, độ mòn gạch chịu lửa
• Đo chênh áp qua các bộ lọc khí, xác định độ bám cặn
• Ghi nhận tín hiệu cảm biến, kiểm tra tính chính xác tín hiệu PLC

Thực hiện bảo trì tại chỗ

• Vệ sinh buồng phản ứng, loại bỏ tro xỉ, kiểm tra nhiệt phân tích
• Kiểm tra bơm cấp liệu, thay bạc đạn, căn chỉnh trục vít, làm kín xi lanh thủy lực
• Bảo trì thiết bị thu hồi nhiệt, vệ sinh ống trao đổi, xử lý cáu cặn bằng hóa chất
• Cập nhật chương trình PLC, kiểm tra HMI, reset lỗi và hiệu chỉnh tần số

Đào tạo – Nghiệm thu – Bảo hành

• Đào tạo kỹ thuật viên tại nhà máy
• Lập biên bản nghiệm thu chi tiết, đính kèm hình ảnh, thông số trước/sau
• Bảo hành kỹ thuật và hỗ trợ từ xa 6–12 tháng
• Cung cấp checklist bảo trì định kỳ, tích hợp vào SCADA nếu có

6.3 Vật tư sẵn kho – phản ứng nhanh – bảo hành chuyên nghiệp

ETEK luôn có sẵn vật tư bảo trì dành riêng cho hệ thống khí hóa:

• Cảm biến nhiệt độ loại K/S dài 600–1000 mm, vỏ inox 310S
• Động cơ cấp liệu 3–11 kW, vít tải, vòng bi SKF, bạc đạn NSK
• Gạch chịu lửa ≥1600°C, vữa gắn, ceramic fiber board cách nhiệt
• Ống trao đổi nhiệt bằng inox 304/316, bộ lọc bụi, lõi than hoạt tính
• Bộ lọc khí 3 cấp, thiết bị làm mát khí, bơm nước tuần hoàn

ETEK cam kết:

• Giao vật tư trong nước trong 24h
• Hỗ trợ kỹ thuật từ xa ≤ 6 giờ
• Có nhân sự trực tại các tỉnh trọng điểm khi cần thiết

7. Kết luận

Một hệ thống khí hóa muốn vận hành ổn định, hiệu quả và an toàn lâu dài không thể thiếu chương trình bảo trì định kỳ chuyên sâu. Việc bảo trì không đơn thuần là vệ sinh – tra dầu, mà còn là:

• Phân tích nhiệt độ – áp suất – lưu lượng để phát hiện nguy cơ tiềm ẩn
• Cân chỉnh thiết bị cơ khí, điện – điều khiển
• Đảm bảo chất lượng syngas ổn định về nhiệt trị và sạch về thành phần
• Giảm thời gian dừng máy, tăng chu kỳ vận hành liên tục
• Đáp ứng yêu cầu môi trường, hạn chế rò rỉ và phát thải độc hại

Với năng lực thực tế, đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, và tinh thần đồng hành bền vững, ETEK cam kết cung cấp giải pháp bảo trì hệ thống khí hóa trọn gói – đúng kỹ thuật – tối ưu chi phí – an toàn tuyệt đối.

Sản phẩm và dịch vụ liên quan:

• TƯ VẤN CÁC HỆ THỐNG NHIỆT – NĂNG LƯỢNG
• LẮP ĐẶT HỆ THỐNG KHÍ HÓA
• BẢO TRÌ HỆ THỐNG KHÍ HÓA
• NÂNG CẤP HỆ THỐNG KHÍ HÓA
• SỬA CHỮA HỆ THỐNG KHÍ HÓA
• THỊ TRƯỜNG QUỐC TẾ