Đặc điểm khói thải của lò hơi đốt biomass và phương pháp xử lý
Hình ảnh khói thải từ lò hơi đốt biomass
1. Đặc điểm khói thải của lò hơi đốt biomass
Quá trình biomass cháy trong lò hơi, là quá trình cháy lớp nhiên liệu rắn trong buồng đốt ghi thủ công. Không khí cần cho sự cháy được quạt thổi vào dưới mặt ghi và đi lên trên tham gia vào quá trình cháy. Khí cháy có nhiệt độ cao đi qua các hàng ống trao đổi nhiệt của lò, sau khi truyền nhiệt cho nước lò làm nước sinh hơi, khói lò được quạt hút thổi ra ngoài qua ống khói.
Dòng khí thải ra ở ống khói có nhiệt độ vẫn còn cao khoảng 120 ~ 150 oC, phụ thuộc nhiều vào cấu tạo lò. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của nhiên liệu, chủ yếu là các khí CO2, CO, N2, kèm theo một ít các chất bốc trong nhiên liệu không kịp cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khói. Thành phần khói thải có thể thay đổi rất lớn tùy thuộc vào chế độ cháy trên mặt ghi.
- Ở chế độ cháy tốt, khói thải mang theo rất ít các chất bốc trong củi nên nhìn thấy khí trong hay có màu xám nhạt.
- Khi chế độ cháy xấu, thiếu ôxy và nhiệt độ buồng lửa thấp, khói thải có màu xám đen tới đen do các hạt mồ hóng ngưng kết từ các phân tử cacbua-hyđrô nặng có nhiều trong khói thải.
Khi đốt củi, thành phần các chất trong khói thải thay đổi tùy theo loại nhiên liệu, tuy vậy lượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định. Để tính toán ta có thể dùng trị số VT2 0 = 4,23 m3 /kg , nghĩa là khi đốt 1kg củi sẽ sinh ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 20oC.
Lượng bụi tro có trong khói thải chính là một phần của lượng không cháy hết và lượng tạp chất không cháy có trong nhiên liệu, lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượng nhiên liệu khô. Tro bị khói cháy cuốn theo vào dòng khói lò tạo thành 1 lượng bụi nhất định trong khói thải. Lượng bụi này có nồng độ dao động rất lớn vì phụ thuộc vào các thao tác của công nhân đốt lò. Bụi phát sinh lớn nhất khi công nhân nạp thêm nhiên liệu vào lò hay “đảo lò”. Nó còn phụ thuộc vào vận tốc dòng khí cháy trong lò và cấu tạo lò. Bụi trong khói thải lò hơi đốt củi có kích thước hạt từ 500µm tới 0,1µm, nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m3. Khi củi bị ướt hay mục, lượng khói với cỡ hạt nhỏ bay ra nhiều hơn.
2. Phương pháp xử lý khói thải lò hơi đốt biomass
Yếu tố gây ảnh hưởng tới tải lượng ô nhiễm
- Độ ẩm của nhiên liệu : Hạn chế việc đưa nhiên liệu bị ướt vào lò vì trong quá trình cháy, lượng nước trong nhiên liệu bay hơi sẽ làm nguội bề mặt cháy, gây cản trở cho việc bay hơi chất bốc trong nhiên liệu, làm buồng đốt phát sinh nhiều khói.
- Cung cấp lượng gió thổi vừa đủ: Hầu hết các buồng đốt đều dùng quạt gió để quạt không khí vào lò giúp cho nhiên liệu dễ cháy. Việc phân bố đều lượng không khí này vào dưới ghi là việc rất cần thiết để tạo cho nhiên liệu cháy đồng đều trên toàn mặt ghi. Mặt khác chỉ thổi vào một lượng không khí vào vừa đủ để cháy nhiên liệu tránh làm nguội lò và bay tro vào khí thải.
Sơ đồ nguyên lý lọc bụi cho lò hơi đốt Biomass
Biện pháp khống chế ô nhiễm môi trường không khí
Các biện pháp giảm thiểu cơ bản sẽ được áp dụng là:
a. Bộ khử bụi cyclone chùm
Đặc biệt quan tâm đến vấn đề môi trường, bộ khử bụi sử dụng cho lò hơi đốt biomass là loại Cyclone chùm, được Naan nghiên cứu và thiết kế một cách cẩn thận và hiệu quả của nó đã được chứng minh trên tất cả các lò hơi của Naan đã lắp đặt. Bộ khử bụi Cyclone chùm là một chùm các cyclone đơn sử dụng tác dụng của lực ly tâm để phân ly các hạt bụi, đảm bảo thu được trên 90% tro bụi bay theo đường khói.
- Dòng khói đi vào Cyclone chum nhờ lực hút của quạt hút đặt phía sau. Sau đó dòng khói được phân bố đều đến các phần tử Cyclone. Tại đầu các phần từ Cyclone, dòng khói bắt đầu chuyển động xoắn ốc theo dạng hình tròn nhờ cánh xoắn. Điều này được gọi là “dòng xoắn ngoài”.
- Do vận tốc dòng khói ngày càng tăng, gây ra bởi lực ly tâm, các hạt bụi trong khói có kích thước lớn được đẩy xuyên tâm hướng tới thành phần tử Cyclone. Điều này xẩy ra với tất cả các hạt có kích thước lớn do vượt quá lực ly tâm bởi chuyển động xoắn ốc.
- Khi hạt va chạm tới thành thì nó sẽ bị chậm lại do lực ma sát. Các hạt này sẽ được tách ra khỏi dòng khí chính và đẩy xuống phần hình nón bởi các thành phần đi xuống của vận tốc. Tại đây, các hạt rắn được tách rời khỏi phần tử Cyclone và đi xuống phễu thu tro bộ Cyclone.
- Dòng khói khi đi đến phần dưới cùng hình nón của phần từ Cyclone sẽ đổi hướng quay ngược trở lại và chuyển động lên trên và hình thành “ dòng xoắn trong”. Dòng khí quay quanh ống trụ tâm của phần tử Cyclone và thoát ra ngoài tại của ra.
- Bụi lắng xuống phễu thu tro và được xả ra ngoài qua van xoay và vít theo chu kỳ. Bụi xả qua van xoay và vít sẽ được đóng bao để thuận tiện cho việc vận chuyển và vệ sinh.
b. Bộ lọc bụi túi vải:
Sau khi khói, bụi đi qua bộ khử bụi Cyclone chùm, để xử lý môi trường đạt được triệt để, Naan đã nghiên cứu và đưa vào bộ lọc bụi túi vải vận hành hoàn toàn tự động. Hiệu quả lọc đạt tới 99,9% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc.
- Rũ bụi từng khoang,các khoang được cách ly bằng hệ cửa cách ly bằng hệ thống xylanh khí nén,khoang được rũ sẽ được cách ly khỏi đường khói,đảm bảo rũ bụi triệt để,tăng tuổi thọ túi lọc bụi.Hệ thống khoang túi còn lại vẫn luôn đảm bảo độ tiết diện thông khí để lọc bụi khi lò đang hoạt động. Được điều khiển qua độ chênh áp hoặc điều khiển qua timer rũ bụi.
- Dòng khói sau khi ra khỏi Cyclone sẽ đi vào bộ lọc túi vải từ bên dưới của thiết bị và đi từ bên ngoài vào bên trong túi qua 1 tấm vải lọc nhờ lực hút của quạt hút. Ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc mà thông qua đó bụi được thu giữ.
- Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm tăng cản trở dòng khí. Ta phải tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải để tránh quá tải cho các quạt hút, làm cho dòng khí có lẫn bụi không thể vào túi lọc. Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc.
- Lớp bụi được làm sạch ra khỏi túi bằng phương pháp phun khí nén trực tiếp vào túi. Không khi đi qua túi mang theo bụi được tách ra khỏi bề mặt túi vải. Túi được làm sạch một hàng tại một thời điểm mà bộ hẹn giờ được kích hoạt. Mỗi đường ống đi qua mỗi hàng túi vải mang theo dòng khí nén. Các đường ống dẫn khí có môt vòi phun đặt ở phía trên túi để phun khí trực tiếp vào túi vải. Những xung ngược và ngắt lưu lượng dòng khí diễn ra rất nhanh. Phương pháp này nhanh chóng cải thiên các màng bụi giúp cho việc lọc bụi đạt hiệu quả.
- Khí nén phun vào bộ lọc bụi túi vải được dẫn từ bình khí nén đã được cài đặt áp suất cho trước. Khi áp suất khí nén trong bình giảm đến định mức dưới, máy nén khí hoạt động để cấp khí nén vào bình nén khí cho đến khi bình đạt áp suất định mức trên.
- Thiết bị lọc bụi túi vải làm sạch bằng bằng khí nén có thể hoạt động liên tục và không bị gián đoạn trong quá trình làm sạch của dòng khí vì sự phun khí nén là rất nhỏ so với tổng khối lượng của không khí chứa bụi.
- Chu kỳ làm sạch ngắn, làm giảm tuần hoàn và bụi không lắng. Ngoài ra, các tính năng làm sạch liên tục cho phép chúng hoạt động với tỷ lệ khí qua vải cao hơn, vì vậy yêu cầu không gian thấp hơn.
- Bụi lắng xuống phễu thu bụi và được xả ra ngoài qua van xoay theo chu kỳ. Bụi xả qua van xoay sẽ được đóng bao để thuận tiện cho việc vận chuyển và vệ sinh.
c. Bể dập bụi:
- Bể khử bụi được cấu tạo bởi các vách zig zac để tạo ngoạt dòng cho đường khói va đạp với màng nước. Bụi sẽ được lắng đọng trong bể theo nguyên lý quán tính và va đạp với màng nước.
- Khói đi ra khỏi bộ lọc túi vải sẽ đi vào vào bể khử bụi kiểu ướt trước khi đưa qua ống khói và thải ra ngoài môi trường.
3. Kết luận
Việc xử lý khói thải của lò hơi đốt biomass không chỉ là một nhiệm vụ kỹ thuật mà còn là cam kết của các nhà sản xuất với môi trường và sức khỏe con người. Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khói thải và cách thức tiếp cận hiệu quả để giảm thiểu tác động xấu.
Với sự áp dụng của các biện pháp xử lý tiên tiến như bộ khử bụi Cyclone chùm, bộ lọc bụi túi vải và bể khử bụi ướt, việc giảm thiểu tải lượng ô nhiễm môi trường từ khói thải của lò hơi đã trở nên khả thi và hiệu quả hơn bao giờ hết. Các phương pháp này không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn là một cam kết không ngừng nâng cao chất lượng môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Tương lai của việc sản xuất và vận hành lò hơi đốt biomass là một hành trình không ngừng để tối ưu hóa hiệu suất, giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo sức khỏe cho mọi người. Đây không chỉ là một nhiệm vụ kỹ thuật mà còn là một trách nhiệm xã hội mà chúng ta cần phải thực hiện một cách kiên trì và bền bỉ.
Naan cảm ơn bạn đã đọc hết bài viết. Nếu có thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp gì, hãy để lại bình luận bên dưới.