LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN

2.1 Cấu trúc lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Cấu tạo tiêu chuẩn của lò hơi tầng sôi tuần hoàn bao gồm các cụm chính:

Buồng đốt tầng sôi
Là nơi diễn ra quá trình cháy ở trạng thái hạt mịn lơ lửng trong dòng không khí cưỡng bức. Bên trong chứa các hạt cát, tro hoàn lưu và nhiên liệu được phân bố đều nhờ gió cấp sơ cấp qua các vòi phân phối (air nozzles).

Ống tuần hoàn và cyclone
Khí nóng và hạt chưa cháy theo dòng ra khỏi buồng đốt sẽ đi qua cyclone để tách, rồi quay trở lại buồng đốt. Cấu trúc tuần hoàn này giúp duy trì hiệu suất cháy cao, giảm tổn thất nhiệt và ổn định quá trình đốt cháy.

Bộ hâm và bộ quá nhiệt
Bộ hâm nước đặt tại phần đuôi để tận dụng nhiệt khói thải. Dàn ống quá nhiệt được bố trí trong buồng đốt hoặc đường ống hồi để đưa hơi lên áp suất 39–75 bar và nhiệt độ 450–540°C.

Hệ thống cấp nhiên liệu đa điểm
Cho phép đốt các loại nhiên liệu có độ ẩm 10–35%, kích thước hạt từ 0–10 mm. Cấu hình gồm vít tải, cấp nhiên liệu tầng dưới và tầng giữa giúp kiểm soát cháy theo từng vùng.

Hệ thống xử lý tro xỉ và khí thải
Gồm thiết bị tách bụi (ESP hoặc túi lọc), khử SOx bằng đá vôi trộn trong buồng đốt, giảm NOx bằng cách điều khiển nhiệt độ cháy và lượng gió chính xác. Tro xỉ thu hồi tại đáy lò và cyclone có thể tái chế.

2.2 Nguyên lý hoạt động của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Nhiên liệu rắn (than cám, trấu, dăm gỗ…) được cấp vào buồng đốt tầng sôi cùng với cát và tro hoàn lưu. Gió sơ cấp thổi từ đáy lên tạo lớp tầng sôi.

Quá trình cháy diễn ra trong môi trường nhiệt độ đều 850–900°C, giúp hạn chế sinh NOx và SOx. Tro xỉ và nhiên liệu chưa cháy theo dòng khí đi vào cyclone, tách ra và quay lại buồng đốt theo chu trình tuần hoàn.

Nhiệt lượng sinh ra sẽ làm sôi nước trong ống sinh hơi, tạo thành hơi quá nhiệt. Hơi được dẫn ra khỏi lò để cấp cho tuabin hoặc hệ thống gia nhiệt. Khí thải sau đốt đi qua bộ thu bụi, rồi thoát ra ống khói.

Với sự điều khiển tự động qua PLC/SCADA, hệ thống có thể vận hành ổn định, linh hoạt theo tải và cho phép chuyển đổi nhanh nhiên liệu.

3.1 Thông số kỹ thuật điển hình của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Dưới đây là các thông số kỹ thuật phổ biến của lò hơi tầng sôi tuần hoàn công nghiệp hiện đại:

Công suất sinh hơi: 35 – 480 tấn/h
Áp suất hơi làm việc: 39 – 105 bar
Nhiệt độ hơi ra: 450 – 540°C
Nhiệt độ buồng đốt: 850 – 900°C
Tỷ lệ tuần hoàn: 5 – 12 lần/giây
Hiệu suất nhiệt tổng thể: ≥ 86%
Tỷ lệ tiêu hao nhiên liệu: 0.10 – 0.14 kg nhiên liệu/kg hơi
Tỷ lệ tro xỉ chưa cháy (LOI): < 3%
Hàm lượng NOx: < 200 mg/Nm³ (đạt chuẩn EU)
Hàm lượng SOx: < 300 mg/Nm³ khi dùng đá vôi khử lưu huỳnh
Kích thước hạt nhiên liệu: 0 – 10 mm
Độ ẩm cho phép của nhiên liệu: 10 – 35%
Thời gian khởi động: 90 – 150 phút
Vòng đời thiết kế: 20 – 30 năm

Nhờ cấu trúc tuần hoàn, hệ thống tận dụng triệt để nhiệt lượng và nhiên liệu, nâng cao chỉ số tiết kiệm nhiên liệu và kiểm soát phát thải khí độc hại. Ngoài ra, chất lượng buồng đốt tầng sôi ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phân tầng, ổn định cháy và lượng khí hoàn lưu hiệu quả.

3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường quốc tế

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn được thiết kế và chế tạo theo các tiêu chuẩn sau:

ASME Section I – Code cho nồi hơi áp lực cao
EN 12952 – Tiêu chuẩn châu Âu cho nồi hơi ống nước
ISO 16528 – Tiêu chuẩn an toàn thiết bị áp lực quốc tế
IEC 61508 – Tiêu chuẩn hệ thống điều khiển an toàn chức năng
ISO 50001 – Hệ thống quản lý năng lượng trong công nghiệp
EN 13284 – Đo bụi và khí thải tại miệng ống khói
BS EN 303-5 – Hiệu suất và phát thải lò đốt nhiên liệu rắn
CE Marking – Bắt buộc cho lò hơi xuất khẩu sang thị trường EU

Đối với thị trường châu Á – Trung Đông – châu Phi, các yêu cầu kỹ thuật của lò hơi tầng sôi tuần hoàn còn phải đáp ứng tiêu chuẩn của từng quốc gia như JIS B8223 (Nhật), GOST R (Nga), GB150 (Trung Quốc) hoặc tiêu chuẩn AS 1228 (Úc).

Các thiết bị đi kèm như bộ điều áp, bộ cấp nhiên liệu, van an toàn, thiết bị xử lý bụi và NOx đều cần chứng nhận ATEX, TUV, hoặc UL để đảm bảo độ an toàn, độ bền và khả năng vận hành dài hạn.

4.1 Lợi ích kinh tế – môi trường của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn không chỉ mang lại hiệu suất nhiệt cao mà còn giúp doanh nghiệp đạt được các mục tiêu môi trường:

Tiết kiệm nhiên liệu 15–25%
Nhờ kiểm soát chính xác dòng gió, nhiệt độ, kích thước nhiên liệu và tỷ lệ tuần hoàn, lò hoạt động ổn định và hiệu quả hơn lò ghi truyền thống.

Khả năng đốt đa nhiên liệu – chuyển đổi linh hoạt
Hệ thống phù hợp với nhiên liệu đốt đa dạng như: than cám, vỏ trấu, bã mía, mùn cưa, RDF, bùn thải sấy khô… giúp doanh nghiệp thích ứng với giá nhiên liệu và xu hướng năng lượng sạch.

Kiểm soát NOx và SOx hiệu quả
Nhờ nhiệt độ cháy thấp và ổn định, lò hơi tầng sôi tuần hoàn giảm thiểu NOx mà không cần đốt tầng thứ hai hoặc SCR. Đối với SOx, việc trộn đá vôi trong tầng sôi giúp khử lưu huỳnh ngay tại buồng đốt, giảm chi phí xử lý khí thải.

Giảm phát thải CO₂ – tăng chỉ số ESG
Việc chuyển sang sử dụng sinh khối hoặc nhiên liệu thay thế góp phần giảm phát thải CO₂ lên tới 30–50%, giúp doanh nghiệp đạt điểm số cao trong đánh giá môi trường, đấu thầu quốc tế và chuỗi cung ứng bền vững.

Thời gian hoàn vốn ngắn
Với hiệu suất cao, chi phí bảo trì thấp và vòng đời dài, lò tầng sôi có thời gian hoàn vốn 3–5 năm, đặc biệt khi sử dụng nhiên liệu phế thải nội ngành (RDF, vỏ trấu…).

4.2 Ứng dụng thực tế của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Nhà máy điện đốt than – biomass
Ứng dụng phổ biến trong nhà máy điện đốt than sạch công suất từ 30–150 MW, nhờ khả năng kiểm soát NOx mà không cần hệ thống xúc tác đắt đỏ.

Ngành giấy – bột giấy – bao bì
Đốt bùn thải, vỏ gỗ, phế liệu cellulose, giúp tái chế và giảm chi phí xử lý chất thải công nghiệp, tăng hiệu suất sinh hơi ổn định cho quy trình sản xuất.

Ngành xi măng – phân bón – hóa chất
Nhiệt độ và áp suất ổn định giúp sấy liệu, gia nhiệt lò quay, hỗ trợ các phản ứng hóa học có kiểm soát. Khả năng đốt nhiên liệu có độ tro cao phù hợp với đặc tính ngành.

Nhà máy xử lý rác – RDF – công nghiệp nặng
Lò hơi tầng sôi tuần hoàn cho phép đốt RDF có độ ẩm cao và tro nhiều, phù hợp với quy trình tái chế năng lượng từ rác tại các khu công nghiệp hoặc đô thị lớn.

5.1 Giải pháp EPC trọn gói cho lò hơi tầng sôi tuần hoàn

ETEK là một trong số ít đơn vị tại Việt Nam có năng lực triển khai tổng thể dự án lò hơi tầng sôi tuần hoàn, từ khảo sát – thiết kế – chế tạo – lắp đặt – tích hợp hệ thống SCADA – bảo trì.

Chúng tôi thiết kế buồng đốt tầng sôi và ống trao đổi nhiệt theo tiêu chuẩn quốc tế (EN 12952, ASME I) kết hợp mô phỏng CFD để tối ưu tốc độ dòng khí, độ phân bố nhiệt và hiệu quả tuần hoàn vật liệu cháy.

Việc cung cấp đồng bộ hệ thống điều khiển PLC – HMI – cảm biến nhiệt độ, áp suất và lưu lượng giúp khách hàng kiểm soát chất lượng hơi, độ ổn định tải và tuổi thọ thiết bị trong suốt vòng đời dự án.

5.2 Kinh nghiệm thực tế tại các ngành công nghiệp đặc thù

ETEK đã thực hiện thành công hơn 80 hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn tại Việt Nam và khu vực Đông Nam Á trong các ngành: giấy, xi măng, nhiệt điện, xử lý rác, phân bón.

Các dự án có công suất từ 35–220 tấn/h, áp suất hơi lên đến 105 bar, sử dụng than cám, trấu ép, RDF hoặc mùn cưa. Nhờ thiết kế đặc thù, lò vẫn đạt hiệu suất 86–88% khi đốt hỗn hợp sinh khối và nhiên liệu hóa thạch.

Một số nhà máy tiêu biểu có thể kể đến như: Nhà máy giấy An Hòa (Tuyên Quang), nhà máy RDF Long An, cụm lò điện đốt rác ở khu công nghiệp Thái Nguyên và Phú Mỹ (Bà Rịa – Vũng Tàu).

5.3 Khả năng cung cấp dự án quốc tế

ETEK đã và đang mở rộng triển khai lò hơi tầng sôi tuần hoàn tại các khu vực: Đông Nam Á (Lào, Indonesia), Trung Đông (UAE, Oman), và châu Phi (Ghana, Morocco).

Chúng tôi đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật EN, ASME, CE và có đội ngũ kỹ sư quốc tế có chứng chỉ NBIC, AWS, PMI đảm bảo tiến độ – chất lượng – an toàn công trường.

Khách hàng quốc tế chọn ETEK nhờ khả năng thiết kế linh hoạt theo nhiên liệu nội vùng, tính linh kiện thay thế cao, dễ bảo trì, dễ vận hành và chi phí đầu tư cạnh tranh.

5.4 Bảo hành – bảo trì chuyên nghiệp

ETEK triển khai chính sách O&M 24/7 với các lớp giám sát tại hiện trường – trung tâm dữ liệu – SCADA từ xa. Dịch vụ hậu mãi bao gồm:

Kiểm tra định kỳ 3 – 6 tháng/lần: độ mài mòn vòi gió, chất lượng đáy lò, tỷ lệ hoàn lưu
Phân tích hiệu suất hơi, tổn thất tro, kiểm tra độ rung cyclone, kiểm tra nhiệt độ từng vùng đốt
Thay thế nhanh các chi tiết mòn: vòi phun, quạt ID/FD, ống thu hồi nhiệt, bộ đỡ cyclone
Phản hồi sự cố dưới 12 giờ, thay thế linh kiện trong vòng 48 giờ nếu lỗi từ nhà sản xuất

ETEK cũng chủ động lưu kho các phụ tùng tiêu chuẩn như sensor, bộ điều khiển PID, màn hình HMI, motor cấp nhiên liệu, cyclone dự phòng – rút ngắn tối đa thời gian dừng lò.

5.5 Thiết bị đạt chuẩn – đối tác quốc tế đa dạng

Tùy theo yêu cầu ngân sách và phân khúc dự án, ETEK phối hợp với các hãng quốc tế theo ba nhóm:

Phân khúc cao cấp – Foster Wheeler (Phần Lan):
Chuyên cung cấp thiết kế và công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn siêu tới hạn cho nhà máy điện từ 100–500 MW. Kết cấu cyclone kép, hệ thống lọc bụi ESP tích hợp, độ ổn định tải cao.

Phân khúc trung cấp – Valmet (Phần Lan):
Phù hợp với lò hơi tầng sôi công nghiệp dưới 150 tấn/h. Hệ thống cấp nhiên liệu linh hoạt, tích hợp điều khiển nhiệt độ đa vùng và công nghệ khử SOx tại buồng đốt.

Phân khúc phổ thông – Shengli Boiler Group (Trung Quốc):
Sản phẩm phổ biến tại châu Á – châu Phi. Giá thành hợp lý, dễ tích hợp thiết bị phụ trợ từ ETEK, hiệu suất đạt 85–87%, có thể vận hành bằng PLC hoặc bán tự động.

5.6 Tối ưu hóa điều khiển và quản lý vận hành

ETEK tích hợp hệ thống điều khiển PLC – SCADA – HMI cho toàn bộ quá trình vận hành lò hơi tầng sôi tuần hoàn, cho phép giám sát đa điểm và điều chỉnh thời gian thực:

Các điểm đo áp suất hơi, lưu lượng gió cấp sơ và thứ cấp, mức hoàn lưu cyclone, độ ẩm và nhiệt độ nhiên liệu, tình trạng vòi phun gió… đều được thu thập và hiển thị trên hệ thống HMI trực quan.

Người vận hành có thể cài đặt chế độ tự động ổn định công suất hơi theo tải thực tế của nhà máy. Hệ thống cảnh báo sớm khi có sai lệch nhiệt độ buồng đốt, giảm tỷ lệ vận hành ngoài giới hạn an toàn xuống dưới 1%.

Các tính năng nổi bật:

Tự động điều khiển PID nhiệt độ cháy theo từng vùng
Giám sát rung lắc và nhiệt độ cyclone để dự đoán hư hỏng
Lưu trữ dữ liệu 30 ngày và phân tích xu hướng tiêu hao nhiên liệu
Cảnh báo sai lệch gió cấp sơ/thứ cấp – tránh tắt tầng sôi
Chức năng điều khiển từ xa qua mạng LAN/VPN – hỗ trợ kỹ thuật từ ETEK mọi lúc

5.7 Tư vấn chuyển đổi nhiên liệu sạch

Trong bối cảnh hạn ngạch phát thải CO₂ ngày càng siết chặt, nhiều khách hàng liên hệ ETEK để chuyển đổi từ than sang nhiên liệu đốt đa dạng như sinh khối, RDF hoặc hỗn hợp.

ETEK cung cấp dịch vụ tư vấn – khảo sát – cải tạo buồng đốt tầng sôi, điều chỉnh vòi gió, thay đổi đường cấp nhiên liệu và cài đặt lại thuật toán điều khiển phù hợp với đặc tính cháy của nguyên liệu mới.

Việc chuyển đổi này có thể giúp doanh nghiệp:

Giảm phát thải CO₂ từ 20–40%
Tăng điểm ESG và đáp ứng yêu cầu “sản phẩm trung hòa carbon”
Tận dụng chất thải nội ngành làm nguồn năng lượng
Hưởng ưu đãi về tín chỉ carbon hoặc đầu tư xanh

5.8 Khả năng tích hợp cùng hệ thống phát điện và sấy công nghiệp

Ngoài cấp hơi cho quá trình công nghệ, lò hơi tầng sôi tuần hoàn do ETEK thiết kế có thể tích hợp:

Turbine hơi phát điện: Tận dụng hơi dư để phát điện tại chỗ, giảm chi phí điện, tối ưu hóa năng lượng
Hệ thống sấy khí nóng: Cung cấp nhiệt trực tiếp cho thiết bị sấy nguyên liệu, sấy RDF, sấy bùn thải, cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm
Kết nối hệ thống điều áp – điều nhiệt tự động: Cho các dây chuyền nhiệt độ cao như dệt nhuộm, nấu hóa chất, chế biến thức ăn chăn nuôi…

Những cấu hình tích hợp này giúp lò hơi tầng sôi tuần hoàn trở thành một trung tâm năng lượng hiệu quả, tận dụng triệt để nhiên liệu đầu vào, giảm lãng phí nhiệt và tối ưu chi phí vận hành tổng thể

Bài viết liên quan:

• Tư vấn các hệ lò hơi khác
• Thị trường quốc tế