1. Quá trình đưa nhiên liệu vào buồng đốt

Nhiên liệu (mùn cưa, trấu rời, củi băm, than indo…) được xe chở liệu chuyển đến hố cấp liệu, sau đó được băng tải vận chuyển đến phễu cấp liệu. Tại đây, nhiên liệu được lưu trữ và đưa vào buồng lửa thông qua trục vít.

2. Quá trình cháy trong buồng đốt

Sơ đồ nguyên lý lò hơi tầng sôi :

Sau khi nhiên liệu được đưa vào buồng lửa sẽ diễn ra quá trình cháy nhờ nhiệt bức xạ trong buồng lửa. Gió cấp 1 có nhiệt độ cao từ dưới mặt ghi nấm được cấp lên với tốc độ cao làm nhiên liệu cháy trong trạng thái lơ lửng, bồng bềnh như lớp sôi, không khí và nhiên liệu được tiếp xúc tốt làm nhiên liệu cháy kiệt hơn, đồng thời trong quá trình cháy cũng hình thành các khí như CxHy, CO, H2…Để cháy hoàn toàn các khí đó, trong buồng lửa có bố trí các vòi phun gió cấp 2 được bố trí ngay phía trên lớp sôi.

3. Thu hồi năng lượng

Sau khi quá trình cháy xảy ra ở buồng lửa, khói thải với nhiệt độ cao khoảng 800-900 °C được đưa đến dàn trao đổi nhiệt đối lưu gồm các dàn ống chứa nước bên trong. Tại đây, diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa khói thải và nước. Nước trong các dàn ống sôi lên và được tập trung lại ở thân lò. Khói thải sau khi qua dàn trao đổi nhiệt đối lưu tiếp tục đi trong các dàn ống của thân lò để tận dụng nhiệt làm sôi nước. Thân lò được chia thành 2 vùng là vùng chứa nước và vùng chứa hơi bão hòa, tại vùng chứa hơi bão hòa trước khi được đưa đến thiết bị sử dụng hơi của khách hàng hơi nước sẽ đi qua bộ phân ly hơi được tích hợp sẵn ở thân lò để làm giảm lượng nước cuốn theo hơi từ đó làm tăng chất lượng hơi nước. Đặc biệt, không gian và diện tích các dàn ống trong buồng đốt được thiết kế tối ưu, các dàn ống cũng được bố trí định hướng để tăng quãng đường đi của khói thải trong buồng đốt từ đó tăng thời gian lưu của khói giúp quá trình trao đổi nhiệt diễn ra tốt hơn. Về phần khói thải sau khi qua thân lò sẽ tiếp tục được dẫn đến bộ hâm nước và bộ sấy không khí, tại bộ hâm nước khói thải đi ở ngoài dàn ống, nước được đi bên trong các dàn ống. Nhiệt từ khói thải được truyền cho nước cấp thông qua vách ống làm nhiệt độ nước cấp tăng lên khoảng 100 °C trước khi được cấp vào thân lò. Khói thải tiếp tục được cho đi qua bộ sấy không khí. Tại đây khói thải được dẫn trong các dàn ống truyền nhiệt cho gió cấp 1 ở bên ngoài trước khi được cấp vào buồng lửa.

4. Quá trình xử lý khí thải

Sau khi đi qua bộ sấy không khí khói thải được cho đi qua bộ cyclon chùm gồm nhiều phần tử cyclon đơn. Tại đây, những hạt bụi thô với kích thước hạt > 15 μm sẽ được giữ lại theo nguyên lý lực ly tâm. Hiệu suất lọc bụi của cyclone chùm đạt 85%.

Ra khỏi bộ cyclon chùm khói thải tiếp tục được dẫn đến lọc bụi túi vải. Với hiệu suất đạt hơn 99,5%, tại đây khói thải lẫn tro bay sẽ được lọc gần như hoàn toàn.

Sau khi loại bỏ tro bay nhờ cyclon và lọc bụi túi vải khói thải sạch được quạt hút đẩy qua bể dập bụi và ống khói để thải ra môi trường.

5. Ưu điểm và nhược điểm

• Ưu điểm của lò hơi tầng sôi

- Có thể đốt được những nhiên liệu có phẩm cấp thấp, là những nhiên liệu có nhiệt trị bé, độ tro cao, hàm lượng lưu huỳnh cao và độ ẩm cao.

- Bề mặt truyền nhiệt (buồng lửa) sẽ nhỏ hơn so với các buồng lửa kiểu khác vì cường độ truyền nhiệt trong buồng lửa rất cao.

- Trong lò hơi tầng sôi thì các hạt nhiên liệu thay đổi vị trí nhanh và liên tục nên làm thay đổi sự tiếp xúc giữa các hạt nhiên liệu và sản phẩm cháy thể khí, do đó tạo điều kiện thuận lợi để tiến hành các phản ứng hóa học, nhiệt độ của các hạt nhiên liệu trong lò hơi tầng sôi hầu như đồng nhất và có thể duy trì sự cháy trong phạm vi 800 – 900 ℃.

- Ở nhiệt độ này, lưu huỳnh của nhiên liệu sẽ bị oxi hóa mạnh và SO2 sinh ra sẽ liên kết với đá vôi hay dolomit được bổ sung vào tầng sôi, kết quả là SO2 được khử khá nhiều, có thể tới 90 – 99%, do đó giảm được lượng phát thải SO2 trong khói. Chính vì vậy, buồng lửa đốt nhiên liệu tầng sôi có thể đốt những nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao.

- Phát thải NOx thấp, khoảng 100 – 300 ppm do nhiệt cháy thấp (800 – 900 ℃), ở nhiệt độ này phản ứng oxy hóa nito có trong không khí là không nhiều. Vì vậy, nito có trong nhiên liệu sẽ bị oxy hóa chuyển thành NOx.

- Phương pháp chuẩn bị nhiên liệu để đốt khá đơn giản và rẻ tiền nên tiết kiệm được chi phí.

- Không có hiện tượng đóng xỉ trong các dàn ống hơi đặt trong buồng lửa và bề mặt các ống trong thân lò hơi, giảm mức độ bám tro các bề mặt truyền nhiệt phần đuôi lò.

- Sử dụng đa nhiên liệu : Than indo, than cám 4A, dăm bào, mùn cưa, trấu rời …

- Năng suất hơi linh hoạt từ : 1 – 300 tấn/h.

- Lò hơi hiệu suất nhiệt cao lên đến : 85±2 %.

- Lò hoạt động ổn định có khả năng tự động hóa cao.

- Tuổi thọ trang thiết bị cao và chi phí bảo trì thấp.

- Vận hành đơn giản và có khả năng hoạt động liên tục.

- Trang bị hệ thống giám sát thu thập dữ liệu Scada hiện đại.

- Hệ thống cảnh báo các cấp hiện đại, an toàn cao.

- Diện tích lắp đặt nhỏ, nhân công vận hành ít (2 người/ca).

- Khí thải sạch đạt chỉ tiêu môi trường Việt Nam.

- Tiêu hao nhiên liệu thấp, vận hành tiết kiệm.

• Nhược điểm của lò hơi tầng sôi

 - Tiêu thụ nhiều năng lượng cho quạt gió áp suất cao.

 - Diện tích ghi lớn.

 - Tổn thất tỏa nhiệt qua bề mặt lớn.

- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các loại lò hơi thông thường.

6. Đặc tính kỹ thuật