Lý do chính đằng sau việc mua nồi hơi sử dụng nhiên liệu biomass là vì nhiên liệu biomasss là nhiên liệu thay thế rẻ hơn cho than, dầu và khí đốt. Điều này giúp rút ngắn thời gian thu hồi vốn.
Nhiều năm trước, tất cả các nồi hơi đều sử dụng than, tuy nhiên vì giá than ngày càng tăng và vấn đề ô nhiễm môi trường dần trở nên nghiêm trọng, nhiên liệu biomass dần chiếm được thị trường vì những lợi ích về giá cả và thân thiện với môi trường.
Công nghệ đã đưa nồi hơi đốt biomass đi một chặng đường dài trong những năm gần đây. Hệ thống có thể được xây dựng để chạy tự động với hệ thống cấp nhiên liệu cơ điện, điều khiển bằng biến tần và thậm chí việc thu tro cũng trở nên tự động.
Tuy nhiên, ngay cả với kỹ thuật hiện đại, vẫn phải tiết kiệm được chi phí khi sử dụng nhiên liệu biomass. Khi vận hành chính xác, các nồi hơi này có thể chạy liên tục, chỉ dừng khi có yêu cầu dừng lò theo lịch trình.
Để tận dụng lợi ích của nồi hơi sử dụng nhiên liệu biomass, cần phải hiểu rõ một số nguyên tắc về dòng nhiên liệu và quá trình đốt cháy. Dưới đây là vài lời khuyên để tối ưu hóa hoạt động của nồi hơi đốt nhiên liệu biomass
Sơ đồ nguyên lý nồi hơi tầng sôi
1. Cấp liệu liên tục và đồng đều là chìa khóa
Một hệ thống nồi hơi sống và chết (có thể nói) bởi dòng nhiên liệu vào lò. Những nồi hơi gặp nhiều vấn đề nhất là những nồi hơi không kiểm soát tốt mức độ đồng đều và nhất quán của dòng nhiên liệu. Nguyên tắc này thậm chí còn quan trọng hơn vào ứng dựng có tải dao động thường xuyên. Hệ thống phải khai thác khả năng kiểm soát đầu vào nhiên liệu vì ngay cả một sự gián đoạn nhỏ trong đầu vào liệu cũng có thể gây ra sự xáo trộn trong tải. Việc định lượng nhiên liệu vào lò hơi phải phù hợp với yêu cầu về tải nếu không quá trình sẽ không cân bằng. Có thể hữu ích nếu coi nhiên liệu là một thành phần, cùng với không khí khi cháy tạo ra năng lượng.
Với nhiên liệu biomass, hầu như luôn có nhiều kích cỡ hạt khác nhau. Do sự chênh lệch về kích thước nhiên liệu này nên việc cấp nhiên liệu phải giữ cho dòng nhiên liệu luôn được trộn đều để các kích thước khác nhau không tự tách rời. Nếu xảy ra xu hướng phân tách, lớp nhiên liệu trong lò sẽ không đồng đều và quá trình đốt sẽ thiên về một số khu vực nhất định. Mật độ đồng nhất của nhiên liệu sẽ tạo ra diện tích bề mặt cháy lớn hơn và ngăn ngừa các điểm nóng và vùng không khí chết trong lò.
Sử dụng vít cấp liệu có điều khiển biến tần là một cách hiệu quả để kiểm soát chính xác tốc độ cấp liệu cũng như duy trì hỗn hợp các kích thước nhiên liệu nhất quán.
Vít cấp liệu vào lò hơi
Vít cấp liệu tỏ ra hiệu quả hơn nhiều so với băng tải liệu. Hình học cánh vít cho phép dự đoán tốc độ tịnh tiến chính xác hơn nhiều. Đối với băng tải, thường xuyên xả ra hiện tượng dồn liệu, dẫn đến các lớp nhiên liệu trên mặt ghi lò không đều nhau, khiến quá trình đốt cháy không hiệu quả. Vít cấp liệu cũng giúp tạo ra sự ngăn cách giữa lò và môi trường bên ngoài. Hệ thống vít cấp liệu bịt kín đường cấp liệu giúp giảm lượng không khí thừa đi qua đường cấp liệu vào buồng đốt, và cũng giảm hiện tượng cháy ngược.
2. Gió cấp 1: Ít hơn là tốt hơn
Thông thường, hệ thống nhiên liệu biomass sử dụng quá nhiều gió cấp 1 và do đó không có đủ nhiên liệu trong lò. Khi tỷ lệ không khí/nhiên liệu này mất cân bằng, quá trình đốt cháy xảy ra sớm, không chỉ làm giảm tiềm năng hiệu suất mà còn có thể gây hư hỏng lò.
Khi nhiên liệu biomass cháy, nó sẽ trải qua một quá trình tiến triển. Đầu tiên, hơi ẩm trong nhiên liệu sẽ bay hơi. Sau khi khô, nhiên liệu sẽ bắt đầu giải phóng chất bốc. Khi có nhiều không khí được đưa vào, chất bốc sẽ bốc cháy và giải phóng năng lượng. Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi chỉ còn lại carbon để đốt cháy hết. Cuối cùng, tro được thải ra và được xử lý.
Khi nhìn vào đống nhiên liệu trong lò, tốt nhất là không thể nhìn thấy các chụp ghi. Trên thực tế, nó thậm chí không có vẻ như đống nhiên liệu đang cháy. Khi sử dụng đủ lượng không khí, đống nhiên liệu sẽ có vẻ “bốc khói”, nhưng điều thực sự đang xảy ra là nhiệt và không khí đang phản ứng với nhiên liệu và giải phóng các chất bốc của nhiên liệu. Nếu sử dụng quá nhiều gió cấp 1, các chất bốc sẽ thoát ra và bốc cháy cùng lúc, giải phóng nhiệt trên ghi lò thay vì ở phần trên của lò - nơi quá trình truyền nhiệt sẽ bắt đầu xảy ra. Sự đốt cháy sớm này có thể nhanh chóng làm giảm tuổi thọ của chụp ghi cũng như làm giảm khả năng truyền nhiệt và thậm chí cuốn theo các hạt tro/bụi trong khí thải.
Hình ảnh chất bốc thoát ra từ nhiên liệu
Cẩn thận không giảm lượng gió cấp 1 quá thấp khiến nồi hơi mất khả năng cháy. Điều này có thể nguy hiểm vì hệ thống có thể phản ứng bằng cách tăng tốc độ cấp liệu, khiến nhiều nhiên liệu bị đẩy vào thoát chất bốc và lấp đầy lò. Nếu những khí này đột ngột bắt lửa, có thể xảy ra hiện tượng nổ lò và gây hư hỏng cho thiết bị nồi hơi cũng như bất kỳ ai ở gần. Cách tốt nhất để đảm bảo lượng không khí thích hợp là có một hệ thống điều khiển điều tiết lượng không khí đầu vào cùng với nhiên liệu đầu vào. Đối với một số loại nhiên liệu nhất định, cần phải sử dụng các tỷ lệ khác nhau. Lưu giữ hồ sơ về những tình huống nào giữ đống nhiên liệu tốt nhất trên ghi và lượng gió phù hợp để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu ở tốc độ phù hợp với sản xuất.
Vít cấp liệu vào lò hơi