Lò hơi tầng sôi là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Lò hơi tầng sôi ( nồi hơi tầng sôi ) có phải là giải pháp giúp doanh nghiệp tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu tác động môi trường không? Nếu bạn đang tìm kiếm một công nghệ hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, thì lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi chính là lựa chọn lý tưởng. Đây là những sản phẩm tiên tiến từ Divi Group, mang lại sự bền vững và tối ưu cho ngành công nghiệp.

Nồi hơi tầng sôi và lò hơi tầng sôi là công nghệ tiên tiến giúp tối ưu hiệu suất đốt cháy, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu tác động môi trường. Nhờ vào nguyên lý tầng sôi, quá trình cháy diễn ra hoàn toàn, giúp doanh nghiệp cắt giảm chi phí và tăng cường tính bền vững.

Lò Hơi Tầng Sôi ( hay Nồi Hơi Tầng Sôi ) Là Gì ?

Nguồn gốc và sự phát triển của công nghệ lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi

Công nghệ đốt tầng sôi (Fluidized Bed Combustion - FBC) được nghiên cứu và phát triển vào cuối thập niên 1960 tại các quốc gia công nghiệp tiên tiến như Đức, Thụy Điển và Anh Quốc. Mục tiêu ban đầu là tạo ra một hệ thống đốt có khả năng tận dụng nhiên liệu rắn giá rẻ như than xấu, than bùn và chất thải nông nghiệp, đồng thời giảm phát thải khí độc hại như NOx và SOx – những thành phần gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng trong các lò hơi truyền thống.

Đến thập niên 1980–1990, công nghệ này bùng nổ trên quy mô toàn cầu, đặc biệt trong các ngành công nghiệp tiêu hao nhiệt lớn như:

• Sản xuất điện (Power Generation) – nhờ hiệu suất cao và khả năng kiểm soát khí thải tốt.

• Ngành giấy và bột giấy – sử dụng hơi nóng trong quy trình nấu, sấy.

• Ngành hóa chất và dược phẩm – yêu cầu nhiệt độ chính xác và ổn định.

• Ngành thực phẩm và đồ uống – đòi hỏi hơi sạch, không lẫn bụi và khí độc.

Trong hơn 50 năm qua, công nghệ lò hơi tầng sôi đã trải qua nhiều bước cải tiến, từ hệ thống đốt tầng sôi nổi (AFBC) đơn giản đến tầng sôi tuần hoàn (CFBC) và tầng sôi có áp (PFBC) phục vụ cho sản xuất điện hiện đại.

Tại Việt Nam, xu hướng ứng dụng nồi hơi tầng sôi bắt đầu từ đầu những năm 2000, khi nhu cầu chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang nhiên liệu tái tạo và sinh khối tăng mạnh. Trong bối cảnh đó, Divi Group nổi lên như một trong những đơn vị tiên phong trong việc chuyển giao công nghệ và nội địa hóa thiết kế lò hơi tầng sôi, đáp ứng điều kiện nhiên liệu đa dạng tại Việt Nam như:

• Sinh khối (biomass): vỏ cà phê, mùn cưa, bã mía

• Nhiên liệu nông nghiệp: trấu, vỏ điều, lõi ngô

• Nhiên liệu công nghiệp phụ phẩm: than bùn, cát dầu, bùn thải khô

Bằng việc kết hợp kinh nghiệm vận hành thực tiễn, cải tiến thiết kế phù hợp với đặc thù Việt Nam, và đầu tư vào tự động hóa điều khiển, Divi Group đã giúp nhiều doanh nghiệp chuyển đổi thành công sang giải pháp hơi nước bền vững, thân thiện môi trường và tiết kiệm chi phí.

Phân loại lò hơi tầng sôi ( nồi hơi tầng sôi ) phổ biến

Hiện nay, lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi đã phát triển thành nhiều loại, mỗi loại đều có những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt trong các ngành công nghiệp. Dưới đây là hai loại lò hơi tầng sôi phổ biến nhất mà doanh nghiệp thường lựa chọn:

Lò hơi tầng sôi nổi (AFBC Boiler)

Ưu điểm	Nhược điểm
Chi phí ban đầu thấp	Hiệu suất đốt cháy không cao bằng lò hơi tầng sôi tuần hoàn.
Cấu trúc đơn giản, dễ bảo trì	Chỉ phù hợp với quy mô nhỏ hoặc vừa, không hiệu quả với công suất lớn.
Phù hợp với nhiều loại nhiên liệu, từ sinh khối đến than đá

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFBC Boiler)

Ưu điểm	Nhược điểm
Hiệu suất đốt cháy nhiên liệu cực kỳ cao, giảm thiểu lượng chất thải	Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với lò hơi tầng sôi nổi.
Thích hợp cho các dự án công suất lớn và yêu cầu nhiệt cao.	Cấu trúc phức tạp, yêu cầu đội ngũ kỹ thuật chuyên môn cao để vận hành và bảo trì.
Giảm đáng kể lượng phát thải khí độc hại như NOx và SOx, thân thiện với môi trường.

Lò hơi tầng sôi có áp (PFBC – Pressurized Fluidized Bed Combustion)

Với hiệu suất cao, mức độ kiểm soát khí thải vượt trội và khả năng kết hợp phát điện, PFBC đang được ứng dụng trong các nhà máy điện hiện đại, đặc biệt tại châu Âu và Mỹ – nơi yêu cầu nghiêm ngặt về phát thải và chi phí vận hành.

Tại Việt Nam, công nghệ PFBC hiện chưa phổ biến do yêu cầu đầu tư lớn và kỹ thuật phức tạp, nhưng đang dần được quan tâm trong các dự án nhà máy nhiệt điện sử dụng sinh khối, rác thải công nghiệp và than có hàm lượng lưu huỳnh cao.

Ưu điểm	Nhược điểm
Hiệu suất đốt và phát điện rất cao nhờ tích hợp tua-bin khí.	Chi phí đầu tư ban đầu cực cao, yêu cầu thiết bị chịu áp lực đặc biệt.
Giảm tới 90% khí SOx mà không cần thiết bị lọc ngoài.	Công nghệ mới, ít phổ biến tại Việt Nam, cần chuyên gia vận hành.
Phù hợp cho các nhà máy điện hiện đại, giúp tiết kiệm không gian và nhiên liệu.	Yêu cầu quy trình bảo trì nghiêm ngặt và đội kỹ thuật có chuyên môn cao.

Cấu tạo của lò hơi tầng sôi

Cấu tạo của lò hơi tầng sôi bao gồm nhiều hệ thống con, được thiết kế để đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả và an toàn nhất. Dưới đây là các thành phần chính của một hệ thống lò hơi tầng sôi điển hình:
 

1. Hệ thống cấp liệu

Hệ thống này chịu trách nhiệm cung cấp nhiên liệu liên tục cho buồng đốt. Nhiên liệu như sinh khối, than hoặc chất thải công nghiệp được đưa vào lò thông qua các băng tải hoặc phễu nạp liệu, giúp duy trì lượng nhiên liệu ổn định trong suốt quá trình vận hành. Một hệ thống cấp liệu tốt sẽ đảm bảo nhiên liệu được phân bố đều và tránh tình trạng nghẽn trong buồng đốt.

2. Buồng đốt

Đây là phần quan trọng nhất của lò hơi tầng sôi. Buồng đốt là nơi xảy ra quá trình cháy giữa nhiên liệu và không khí. Tùy vào loại lò (AFBC hay CFBC), cấu trúc của buồng đốt sẽ khác nhau. Ở lò AFBC, nhiên liệu cháy ở phần đáy buồng đốt, còn trong lò CFBC, nhiên liệu được tuần hoàn liên tục trong buồng đốt và được tái sử dụng nhiều lần để đốt cháy triệt để.

3. Hệ thống gió và khói

Hệ thống này bao gồm các quạt gió và ống dẫn khí, có nhiệm vụ cung cấp không khí cho quá trình cháy và hút khói thải ra khỏi buồng đốt. Đối với lò hơi tầng sôi tuần hoàn, hệ thống gió và khói còn bao gồm Cyclone tách, giúp tách các hạt rắn trong khói và tuần hoàn chúng trở lại buồng đốt.

4. Hệ thống thải xỉ và xử lý khí thải

Sau khi nhiên liệu được đốt cháy, phần còn lại (chủ yếu là tro xỉ) sẽ được đưa ra ngoài thông qua hệ thống thải xỉ. Đồng thời, khí thải cũng được xử lý qua các bộ lọc khí để loại bỏ các hạt bụi và khí độc hại trước khi thải ra môi trường.

5. Bộ phận sinh hơi

Bộ phận này bao gồm các ống dẫn nước và bề mặt trao đổi nhiệt, có nhiệm vụ chuyển hóa nhiệt năng từ quá trình cháy thành hơi nước. Hơi nước này sau đó có thể được sử dụng để sản xuất điện hoặc cung cấp nhiệt cho các quá trình sản xuất khác.
 

Để hiểu rõ hơn về cấu tạo chi tiết lò hơi, nồi hơi công nghiệp đọc qua bài viết Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nồi hơi ( lò hơi công nghiệp )

Nguyên lý hoạt động của lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi

Quy trình vận hành của lò hơi tầng sôi, dù ở dạng nổi hay tuần hoàn, đều dựa trên một chu trình khép kín và được kiểm soát chính xác nhằm tối ưu hiệu suất đốt cháy nhiên liệu và tạo ra hơi nước. Dưới đây là các bước chính được thực hiện trong hệ thống lò hơi tầng sôi hiện đại:

Bước 4: Trao đổi nhiệt – Sinh hơi nước áp suất cao

Nhiệt lượng sinh ra từ quá trình đốt được truyền sang hệ thống ống sinh hơi, nơi nước được đun sôi và biến thành hơi nước bão hòa hoặc quá nhiệt tùy theo thiết kế. Hơi này sau đó được sử dụng để:

• Vận hành tua-bin phát điện

• Cung cấp hơi công nghệ cho dây chuyền sản xuất

• Sưởi ấm trong hệ thống HVAC công nghiệp

Bước 5: Thu hồi và xử lý tro xỉ, bụi lò

Tàn dư còn lại sau quá trình đốt gồm tro bay, tro đáy và hạt vật liệu chưa cháy hết. Các hạt này được:

• Thu hồi qua hệ thống cyclone đa cấp hoặc lọc túi

• Tuần hoàn trở lại buồng đốt (trong hệ thống CFBC, PFBC)

• Tập kết tại hố xỉ và xử lý theo quy định môi trường

Một số hệ thống tiên tiến còn tích hợp công nghệ thu hồi nhiệt từ khí thải, giúp tái sử dụng năng lượng và tăng hiệu quả tổng thể của lò.

Ưu và nhược điểm của lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi

Dưới đây là một số ưu và nhược điểm của lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi để bạn có cái nhìn tổng quan hơn:

Ưu điểm lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi:

• Hiệu quả đốt cháy cao: Cả lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi đều giúp nhiên liệu cháy triệt để hơn, từ đó tạo ra nhiều nhiệt lượng hơn với ít nhiên liệu hơn.
• Thân thiện với môi trường: Nhờ vào quá trình đốt cháy hoàn toàn, lò hơi tầng sôi tạo ra ít khí thải hơn, đặc biệt là các khí gây hiệu ứng nhà kính.
• Linh hoạt về nhiên liệu: Các hệ thống lò hơi tầng sôi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, từ sinh khối đến than đá, giúp doanh nghiệp dễ dàng thay thế và tối ưu chi phí.

Nhược điểm lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Một số doanh nghiệp có thể cảm thấy do dự vì chi phí lắp đặt ban đầu của nồi hơi tầng sôi cao hơn so với các loại lò hơi truyền thống. Tuy nhiên, về lâu dài, khoản đầu tư này sẽ được bù đắp bằng chi phí vận hành thấp và tuổi thọ cao của hệ thống.
• Yêu cầu kỹ thuật cao: Để vận hành hiệu quả, lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn cao. Tuy nhiên, với các hệ thống tự động hóa hiện đại, việc vận hành không còn quá phức tạp như trước đây.

So sánh giữa lò hơi tầng sôi và lò hơi truyền thống

Để giúp bạn có cái nhìn rõ ràng hơn về những lợi ích mà lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi mang lại, hãy cùng so sánh nhanh với lò hơi truyền thống:

Tiêu chí	Lò hơi tầng sôi / Nồi hơi tầng sôi	Lò hơi truyền thống
Hiệu suất đốt cháy	Cao	Thấp hơn
Tiết kiệm nhiên liệu	Rất tốt	Trung bình
Khả năng sử dụng nhiên liệu	Linh hoạt	Hạn chế
Khí thải	Thấp	Cao
Chi phí vận hành	Thấp về lâu dài	Cao hơn

Rõ ràng, lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi mang lại hiệu quả cao hơn, không chỉ về mặt hiệu suất mà còn về chi phí và tính thân thiện với môi trường.

Ứng dụng của lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi trong công nghiệp

Lò hơi tầng sôi đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng đốt nhiên liệu hiệu quả, đa năng và thân thiện môi trường. Dưới đây là những lĩnh vực tiêu biểu:

ngành thực phẩm nông sản

• Ngành thực phẩm – nông sản: cung cấp hơi cho sấy khô, thanh trùng, chưng cất. Lò hơi dùng trấu, mùn cưa giúp giảm chi phí và khí thải.

• Ngành giấy và bột giấy: cấp nhiệt cho nấu bột, sấy giấy. Có thể đốt bùn giấy, vỏ gỗ làm nhiên liệu.

ngành năng lượng phát điện

• Ngành năng lượng – phát điện: vận hành tua-bin hơi bằng hơi áp suất cao. CFBC và PFBC đặc biệt phù hợp với hệ thống phát điện trung và lớn.

• Ngành hóa chất – dược phẩm: cung cấp nhiệt ổn định, hơi sạch, hỗ trợ phản ứng hóa học chính xác và an toàn.

ngành luyện kim cơ khí chế tạo

• Ngành luyện kim – cơ khí chế tạo: dùng cho quá trình gia nhiệt, cán, hàn, xử lý kim loại với cường độ hơi lớn và liên tục.

Tại sao lò hơi tầng sôi được ưa chuộng trong công nghiệp?

• Đa dạng nhiên liệu: tận dụng được nhiều loại rác thải, sinh khối và phụ phẩm sản xuất.

• Chi phí vận hành thấp: đốt sạch, ít tắc nghẽn, tiết kiệm điện năng.

• Bảo vệ môi trường: giảm 40–70% lượng khí NOx, SOx so với lò truyền thống.

• Dễ tích hợp hệ thống tự động hóa điều khiển trung tâm.

• Khả năng vận hành liên tục, tuổi thọ thiết bị cao.

Lò hơi tầng sôi dùng được những loại nhiên liệu nào ?

Một trong những lý do khiến lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi được ưa chuộng là khả năng sử dụng gồm sinh khối (biomass), trấu, mùn cưa…. Các doanh nghiệp có thể sử dụng các nguồn nhiên liệu sinh khối, than đá, chất thải công nghiệp hoặc thậm chí là rác thải sinh hoạt. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí nhiên liệu mà còn giảm thiểu lượng rác thải ra môi trường.

Lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi có dễ bảo trì không ?

Để hệ thống lò hơi tầng sôi và nồi hơi tầng sôi hoạt động hiệu quả, việc bảo trì và bảo dưỡng định kỳ là rất quan trọng. Bạn nên thực hiện các bước kiểm tra sau:

• Kiểm tra lớp nhiên liệu: Đảm bảo rằng nhiên liệu được phân bố đều trong lò và không gây tắc nghẽn.
• Vệ sinh hệ thống: Đảm bảo rằng hệ thống khí luôn sạch sẽ để tối ưu hóa quá trình cháy.
• Kiểm tra định kỳ các bộ phận: Đảm bảo rằng các bộ phận quan trọng như lớp chịu nhiệt, hệ thống tuần hoàn khí luôn trong tình trạng tốt.

Công nghệ tiên tiến trong lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi

Tại sao chọn nồi hơi tầng sôi của Divi Group

Khi lựa chọn nồi hơi tầng sôi ( lò hơi tầng sôi ), Divi Group là đối tác đáng tin cậy. Chúng tôi không chỉ cung cấp những sản phẩm chất lượng cao mà còn đồng hành cùng bạn từ khâu tư vấn, lắp đặt cho đến bảo trì. Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và dịch vụ hỗ trợ chuyên nghiệp, Divi Group cam kết mang đến cho doanh nghiệp của bạn giải pháp tối ưu nhất.
 

Câu Hỏi Thường Gặp (Q&A)

1. Lò hơi tầng sôi - nồi hơi tầng sôi hoạt động như thế nào?

Lò hơi tầng sôi vận hành dựa trên nguyên lý "đốt trong tầng sôi", nơi không khí được thổi mạnh từ dưới đáy buồng đốt tạo ra trạng thái sôi giả của lớp cát và nhiên liệu. Trong môi trường đó, nhiên liệu như trấu, mùn cưa, than cám được đốt cháy đồng đều và triệt để, tạo ra hơi nước áp suất cao. Quá trình này không chỉ giúp tận dụng tối đa nhiên liệu mà còn giảm phát thải NOx, SOx, thân thiện với môi trường.

2. Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFBC) khác gì so với lò hơi tầng sôi nổi (BFB)?

CFBC (Circulating Fluidized Bed Combustion) có vận tốc khí lưu cao (4–6 m/s), cho phép tuần hoàn lại các hạt nhiên liệu chưa cháy, nâng hiệu suất đốt lên đến 90–95%. Phù hợp cho nhà máy điện, ngành công nghiệp nặng, yêu cầu tải nhiệt cao.

Ngược lại, BFB (Bubbling Fluidized Bed) có cấu tạo đơn giản, tốc độ gió thấp, dễ lắp đặt, vận hành – thích hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

3. Chi phí vận hành lò hơi tầng sôi có cao không?

Chi phí đầu tư ban đầu cho lò hơi tầng sôi có thể cao hơn các dòng lò truyền thống, nhưng chi phí vận hành lại thấp hơn nhờ:

• Khả năng đốt nhiều loại nhiên liệu rẻ như sinh khối, than bùn, rác công nghiệp.

• Hiệu suất đốt cao, giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ.

• Chi phí bảo trì thấp nhờ vận hành ổn định, hệ thống tự động hóa.

Do đó, lò hơi tầng sôi là lựa chọn kinh tế lâu dài và bền vững cho doanh nghiệp.

4. Lò hơi tầng sôi tuần hoàn CFBC phù hợp với ngành nào?

CFBC lý tưởng cho:

• Nhà máy điện công suất lớn

• Công nghiệp hóa chất – xi măng – luyện kim

• Hệ thống đốt rác, sinh khối quy mô lớn

Nhờ khả năng kiểm soát nhiệt tốt, tuần hoàn nhiên liệu và giảm thiểu khí thải, CFBC là lựa chọn ưu tiên trong các dự án yêu cầu khắt khe về môi trường và hiệu suất.

5. Lò hơi tầng sôi tiếng Anh là gì?

Lò hơi tầng sôi tiếng Anh gọi là Fluidized Bed Boiler. Cụ thể:

• Lò tầng sôi nổi: Bubbling Fluidized Bed Boiler (BFB)

• Lò tầng sôi tuần hoàn: Circulating Fluidized Bed Boiler (CFBC)

• Lò tầng sôi có áp: Pressurized Fluidized Bed Boiler (PFBC)

Thuật ngữ này thường được sử dụng trong các tài liệu kỹ thuật quốc tế hoặc khi tìm kiếm giải pháp công nghệ từ các nhà cung cấp nước ngoài.

Bài viết liên quan:

Video tham khảo thêm:

Các sản phẩm nồi hơi của Tập đoàn DIVI: