Với xu thế cắt giảm CO2 hiện nay, việc chuyển đổi sang nhiên liệu đốt biomass là tất yếu. Nếu sử dụng nhiên liệu đốt là than thì một lò hơi tầng sôi phát thải ròng khoảng 2,500 tấn CO2 một năm trên một tấn công suất. Đồng nghĩa với việc một lò hơi đốt biomass công suất 30 tấn hơi trên giờ có thể giúp cắt giảm lượng CO2 phát thải đến 75,000 tấn mỗi năm.
Tuy nhiên do chúng ta đã quen với việc sử dụng các lò hơi đốt nhiên liệu hoá thạch, nên cần lưu ý khi chuyển sang đốt biomass.
1. Chọn nhiên liệu biomass phù hợp tại Việt Nam
Do chi phí nhiên liệu chiếm phần lớn chi phí vận hành lò hơi, lựa chọn nhiên liệu là bước đầu tiên quyết định mức độ hiệu quả của việc đầu tư hệ thống lò. Để tối ưu hoá chi phí và đảm bảo nguồn cung ổn định, cần lựa chọn loại nhiên liệu Biomass theo phân bố vùng miền và phù hợp với đặc tính vận hành lò hơi.
Với đặc thù là một nước nông nghiệp, Việt Nam có thể xem như là nơi có nguồn nguyên liệu sinh khối với trữ lượng khổng lồ, ước tính lên đến hơn 160 triệu tấn mỗi năm, đảm bảo nguồn cung tương đối ổn định.
Đầu tiên ta phải nói đến đó là vỏ trấu, một loại biomass có mức độ phổ biến và ổn định nhất Việt Nam. Vỏ trấu có thể sản xuất thành các dạng khác nhau như trấu xay, trấu viên, trấu cây… để thuận tiện cho việc vận chuyển, lưu trữ và đốt lò. Sản lượng tiềm năng lý thuyết lên đến 9 triệu tấn/năm.
Những lý do trên đã tạo lợi thế rất lớn cho vỏ trấu, khiến nó trở thành loại biomass có chi phí tốt nhất hiện nay.
Tiếp theo là các phụ phẩm từ gỗ như Củi băm, mùn cưa, dăm bào, củi viên… Các loại này phân bố chủ yếu ở khu vực miền Trung và miền Bắc. Đặc điểm của nhiên liệu này là vòng đời dài, đa phần là phế phẩm của quá trình sản xuất ngành gỗ. Do đó nguồn cung sẽ bị hạn chế.
Ngoài ra, có thể kể đến các loại biomass khác như: bã mía, bã cà phê, vỏ hạt điều…Tuy nhiên tỷ trọng không lớn và thường phân bố rải rác theo vùng.
2. Chọn công nghệ đốt tối ưu
Sau khi xác định được nhiên liệu biomass sử dụng, bước tiếp theo này chính là lựa chọn loại lò hơi phù hợp nhất với yêu cầu vận hành.
Trên thị trường hiện nay, có lịch sử lâu đời là lò dùng công nghệ đốt trên ghi xích, ghi đẩy. Tuy hiệu suất của dạng lò này không phải là cao nhất, nhưng với ưu điểm vận hành dễ dàng, đốt được nhiều loại nhiên liệu, nhất là các loại nhiên liệu có kích thước lớn, không đồng đều nên các dạng lò này vẫn được sử dụng tương đối rộng rãi.
Tiên tiến nhất tại Việt Nam là lò hơi công nghệ đốt tầng sôi do Martech thiết kế, chế tạo có khả năng đốt được hầu hết các loại biomass với hiệu suất cao đến 87%.
Cùng các ưu điểm như: bền bỉ, hoạt động liên tục, ít bảo trì, bảo dưỡng, khí thải đáp ứng tiêu chuẩn môi trường là những lợi thế rất lớn khiến lò hơi tầng sôi trở thành lựa chọn tối ưu khi đầu tư lò đốt biomass.
3. Xem xét chi phí nhiên liệu
Với hiệu suất chuyển đổi nhiên liệu thành năng lượng hơi nước cao, lò hơi tầng sôi đốt biomass giúp khách hàng tiết kiệm rất nhiều chi phí nhiên liệu so với các kiểu lò khác.
Chi phí nhiên liệu trung bình cho một tấn hơi của lò tầng sôi khi đốt các loại nhiên liệu phổ biến:
4. Đặc tính vận hành lò biomass
An toàn luôn được đặt lên hàng đầu đối với các sản phẩm lò hơi do Martech thiết kế, chế tạo và lắp đặt. Điển hình với dự án hệ thống lò hơi lắp đặt tại nhà máy cà phê hòa tan, tất cả các khâu từ cấp liệu đến phát hơi đều xét đến yếu tố an toàn và lắp đặt trang thiết bị đảm bảo an toàn cao nhất.
Lò được sản xuất theo tiêu chuẩn trong nước và quốc tế như ASME, EN,…và đều được kiểm tra và thử áp tại nhà máy trước khi lắp đặt nên đảm bảo chất lượng và độ bền trong suốt vòng đời sản phẩm.
4.1. Đặc biệt yêu cầu an toàn, phòng chống cháy nổ
Biomass có hàm lượng bụi cao và dễ cháy hơn, do đó phòng chống cháy nổ cần được chú trọng.
Trước hết, hệ thống cấp liệu được thiết kế với Silo chứa cùng ống dẫn trấu khép kín và damper chống cháy ngược tại đầu lò. Bên cạnh đó là rất nhiều cảm biến báo cháy cùng hệ thống Phòng Cháy Chữa Cháy tại chỗ được trang bị.
Lò được trang bị các cảm biến, công tắc áp suất, van an toàn, để đảm bảo an toàn trong suốt quá trình hoạt động. Hơn nữa, cấu trúc thân lò vách ướt bọc bảo ôn cùng hệ thống xả xỉ và điều khiển tự động càng đảm bảo an toàn cho người vận hành.
Để đảm bảo lò tầng sôi hoạt động ổn định, tránh xảy ra các sự cố không mong muốn liên quan đến hệ cấp liệu thì việc thiết kế cho đốt đa nhiên liệu và kiểm soát kích thước nhiên liệu cấp vào là điều hết sức quan trọng.
4.2. Đốt đa nhiên liệu và chuyển đổi linh hoạt
Một trong những ưu điểm nổi bật của lò hơi tầng sôi là khả năng đốt đa nhiên liệu và chuyển đổi linh hoạt giữa các loại nhiên liệu trong quá trình vận hành. Việc chọn đốt những nhiên liệu nào sẽ quyết định thiết kế thân lò và hệ cấp liệu phù hợp.
Với lò hơi của Nhà máy cà phê hòa tan, Tâm Việt đã thiết kế để có thể vận hành với các nhiên liệu trấu rời, trấu viên, củi viên và củi băm.
Nhiên liệu đưa vào lò tầng sôi cần có kích thước đồng đều nhằm tránh các sự cố như tắc nghẽn hệ thống cấp liệu, hay nhiên liệu cháy không triệt để. Một số loại nhiên liệu có kích thước lớn như trấu cây, trấu đập, gỗ ván, củi… cần được xử lý để có kích thước trong khoảng 0 đến 40 mm trước khi đưa vào đốt.
4.3. Đóng keo lớp nền
Điểm khác biệt lớn nhất giữa lò tầng sôi với các dạng lò ghi đó là lớp vật liệu nền, thường được sử dụng phổ biến nhất là cát và xỉ than.
Lớp nền này được ví như trái tim giữ cho lò hoạt động ổn định. Chính vì đặc tính quan trọng nên người vận hành cần kiểm soát nhiệt độ của lớp nền chặt chẽ, đảm bảo không vượt quá mức chỉ định của nhà sản xuất để đảm bảo lớp nền sôi đều, cháy kiệt nhiên liệu, đảm bảo nhiên liệu và tránh đóng keo trong suốt quá trình vận hành.
Đối với nhiên liệu đốt là than thì nhiệt độ lớp nền cho phép trong khoảng 1000 – 10500C. Còn đối với biomass thì nhiệt độ lớp nền thấp hơn, và phụ thuộc vào hàm lượng kiềm có trong từng loại nhiên liệu.
4.4. Đặc tính bám tro
Do hàm lượng tro trong nhiên liệu khá cao nên khi đốt biomass, vấn đề bám tro cần được chú trọng.
Với kinh nghiệm của mình, Martech cũng đã thiết kế và đưa ra các giải pháp kỹ thuật để giải quyết vấn đề bám bụi khi vận hành cho lò hơi đốt biomass.
Đầu tiên hết, chúng ta có các bộ thổi bụi (sootblower) giúp làm sạch bụi bám trên bề mặt ống trao đổi nhiệt, giúp duy trì hiệu suất nhiệt của hệ thống. Bộ thổi bụi do Martech thiết kế có thể được lập trình để tự kích hoạt khi bụi bám quá nhiều, giữ cho lò hơi hoạt động ổn định và hiệu quả.
Tro bụi nhiều hơn sẽ làm lọc bụi túi dễ bị nghẹt hơn so với lò đốt than. Do đó cần tăng tần suất giũ bụi để đảm bảo hoạt động của hệ xử lý khí thải. Việc giũ bụi có thể làm thủ công hoặc lập trình tự động trên hệ thống điều khiển PLC-SCADA.
4.5. Kiểm soát nhiệt độ khói thải
Để tránh hiện tượng đọng sương làm hư hỏng ống khói vì trong biomass có thành phần Chlor khá cao khi gặp nước sẽ tạo ra dung dịch axit HCl ăn mòn mọi vị trí nó đi qua. Do đó nhiệt độ khói thải được khuyến cáo không nên thấp hơn 120℃ nhưng cũng không nên quá cao sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt của toàn hệ thống lò hơi.
Đây là nhiệt độ khuyến cáo từ Tâm Việt, thực tế tuỳ thuộc vào điều kiện vận hành để cân chỉnh chính xác.
