Nói đến lợi ích khi sử dụng nhiên liệu đốt sinh khối (Biomass) chắc có lẽ ai cũng rõ. vì lĩnh vực này không chỉ mang lại lợi ích ở một vài khía cạnh nào đó mà nó mang lại lợi ích tổng thể trên nhiều lĩnh vực. nó không chỉ tiện lợi trong lĩnh vực khai thác, tiết kiệm kinh tế khi sử dụng, tăng giá trị đầu ra cho các nguồn sản phẩm nông lâm nghiệp, mà còn mang lại lợi ích về môi trường vì đốt nhiên liệu sinh khối nguồn khí thải hầu như không có hoặc rất hạn chế những thành phần gây hại như khí SO2 hay NOx.. và làm nguồn khí thải CO2 luân chuyển tuần hoàn chứ không làm gia tăng thêm vào khí quyển.
Vấn đề nữa cần đặt ra để bàn luận thêm là làm sao sử dụng nguồn sản phẩm này hiệu quả đem lại lợi ích kinh tế cao nhất và giải quyết được vấn đề khí thải ra môi trường tốt nhất. sau đây tôi xin trình bày một số hiểu biết với kinh nghiệm của bản thân trong lĩnh vực này để chia sẻ với mọi người.Sản phẩm đốt Biomass hiện nay ở nước ta thường ở các dạng như:
Hiện nay nguồn nhiên liệu từ Biomass được các lò đốt Công Nghiệp trong nước và trên thế giới càng ngày càng được mở rộng sử dụng, đó cũng là kết quả của những nguyên nhân vừa nêu trên, và cũng là yêu cầu đặt ra khi nguồn nhiên liệu hóa thạch đã dần cạn
1) Dạng hạt nhỏ ( mùn cưa, bã vỏ hạt điều, dăm bào và vỏ trấu rời ), hoặc mịn hơn nữa nếu được nghiền ra thêm thì lúc này nó ở dạng bột cám.
Loại nhiên liệu này rất phù hợp cho các lò đốt kiểu tần sôi, một yếu tố nữa là đặc tính chung của sinh khối hàm lượng chất bốc khá cao, nên khi cháy ta quan sát ngọn lửa tương đối lớn, phân bố đều trong không gian buồng đốt, nhiệt sinh ra chủ yếu là nhiệt bức xạ từ ngọn lửa.
– Ưu điểm của loại lò này là quán tính nhiệt không lớn quá do đó có thể linh hoạt điều chỉnh tải nhiên liệu theo sự thay đổi của tải hơi, cách phối gió của lò hầu như rất đều trong không gian lò chính vì vậy hiệu suất cháy của nhiên liệu tương đối cao, có thể đốt được với những nhiên liệu có độ ẩm tương đối lớn, nhiệt độ vận hành ở lò tần sôi thường vào khoảng 500 – 700 oC ở nhiệt độ này, nên vấn đề tạo mụi than và nóng chảy tro xỉ cũng rất ít xẩy ra, đây là kiểu lò được phát triển mạnh trong những năm gần đây.
– Vấn đề quan trọng nữa là kiến thức chuyên môn của người vận hành, việc nắm bắt được đặc tính tải hiệu quả của lò ( ở tải này lò hoạt động ổn định các thông số nhiệt độ và áp suất, ít xẩy ra những yếu tố nhiễu, định mức tiêu hao nhiên liệu trên sản lượng hơi là thấp nhất ), và hiểu rõ việc điều chỉnh vận hành kinh tế để từ đấy đưa ra được một quy trình vận hành hợp lý.
– Yếu tố điều chỉnh hệ số không khí thừa là yếu tố chủ chốt trong việc điều chỉnh vận hành kinh tế, thông thường những lò hơi công nghiệp không có thiết bị đo và hiện thị nồng độ Oxi trong khói thải chính vì vậy ta không thể nắm bắt chính xác được việc điều chỉnh hệ số không khí thừa là bao nhiêu, nhưng ta có thề đánh giá thông qua cảm quan, bằng cách quan sát độ sáng của ngọn lửa, nếu ngọn lửa không được sáng, một trong những nguyên nhân đấy là do thiếu không khí cấp, ta nên điều chỉnh cấp thêm không khí. Việc cấp dư gió hơn hệ số không khí thừa tối ưu thì mức độ làm giảm hiệu suất nhiệt sinh ra thấp hơn so với việc cấp thiếu không khí, tuy nhiên việc cấp dư quá nhiều không khí cũng là nguyên nhân làm quá trình cháy không hiệu quả, làm nhiệt độ buồng đốt giảm, tổn thất hóa học tăng và tổn thất nhiệt theo khói thải tăng. Trong trường hợp chất lượng nhiên liệu không tốt như độ ẩm nhiên liệu cao cũng là nguyên nhân làm ngọn lửa tối, làm giảm nhiệt độ buồng đốt và xẩy ra hiện tượng khói ( chất bốc cháy không hết ) và cũng tương tự như trường hợp trên.
– Trường hợp điều chỉnh áp suất chân không buồng đốt quá lớn cũng là nguyên nhân gây tổn thất hóa học và vật lý tăng cao, biểu hiện như tro thải ra còn lẫn than cháy chưa hết, và có thể có khói màu sinh ra do chất bốc chưa cháy bị cuốn theo và thải ra ngoài. Do đó bằng cảm quan khi vận hành lò ta nên chú ý đến hai vấn đề vừa nêu trên, quan sát độ sáng ngọn lửa và màu khói thải để điều chỉnh lượng không khí cấp cho hợp lý, áp suất chân không nên được duy trì ở mức tối thiểu mà đảm bảo được quá trình cháy như trên là đạt. Theo cảm quan tốt nhất là không để khói màu sinh ra mà trên miệng ra của ống khói ta chỉ thấy một màu ảo trong suốt như khí trời.
2) Dạng nhiên liệu viên kích thước 6 – 8 mm, mẫu nhiên liệu này thông thường được nén từ trấu, mùn cưa, bã mía…
Hiện nay nhiên liệu này được sử dụng khá phổ biến trong các lò đốt mà trước đây sử dụng nhiên liệu than đá, kiểu lò thông thường là kiểu ghi xích chuyển động. Đa số doanh nghiệp hiện nay hay có nhu cầu muốn chuyển đổi chất đốt từ than đá sang trấu viên dạng này, và cũng có một số phản ánh về tình hình đốt nhiên liệu này như sau:
– Vấn đề hay gặp là khói thải sinh ra nhiều hơn khi đốt than đá ban đầu, điều này cũng dễ hiểu:
+ Nếu ta so sánh hàm lượng chất bốc và chất cốc trong viên nhiên liệu này và than nói chung, thì hai thành phần này hoàn toàn trái ngược, viên nhiên liệu Biomass thành phần bốc là chủ yếu có thể trên 70%, còn lại là thành phần cốc và khoáng. ngược lại ở Than thành phần cốc là chủ yếu, thành phần bốc còn lại không đáng kể, chính yếu tố thành phần chất bốc cao là nguyên nhân ban đầu phát sinh hàm lượng khói thải.
+ Thêm nguyên nhân nối tiếp nữa là kỹ thuật đốt chưa hợp lý dẫn đến khói thải phát sinh ra môi trường cao. Yếu tố kỹ thuật này ta chưa nói đến kỹ năng chuyên môn của người vận hành, mà ta nói đến đặc tính kết cấu và nguyên lý đốt của lò. Ở lò đốt than ban đầu những thông số thiết kế có thể phù hợp với nhiên liệu than, nhưng chưa chắc phù hợp với những nhiên liệu khác, nhất là những nhiên liệu giàu chất bốc. Do đó khi chuyển đổi nhiên liệu đốt như vậy có thể ta phải hiệu chỉnh lại một số đặc tính về kết cấu hoặc nguyên lý. Đối với kiểu lò này nhiên liệu được cháy theo lớp, khác với kiểu lò tần sôi là cháy theo ngọn lửa, mặc khác vì tính chất nhiệt trị của hai loại nhiên liệu khác nhau do đó ở cùng năng suất sinh hơi thì độ dầy của lớp nhiên liệu cũng phải khác nhau, chính vì yếu tố này làm ảnh hưởng đến việc phối gió không đều khi thay đổi nhiên liệu than sang viên Biomass, làm quá trình cháy diễn ra không tốt, cũng có thể gió cấp hai cho loại nhiên liệu Biomass chưa hợp lý, nhiệt độ không đủ cao hoặc không hòa trộn tốt để cháy kiệt hàm lượng chất bốc sinh ra ( Gió cấp hai cho loại nhiên liệu biomass rất quan trọng ). Yếu tố nữa là kỹ năng của người vận hành, có thể việc điều chỉnh cấp gió hay yếu tố nhiệt độ và áp suất buồng đốt chưa hợp lý cũng là nguyên nhân xẩy ra tình trạng khói thải cao, yếu tố này được nói rõ ở phần trên.
Cách hạn chế và khắc phục: thông thường việc thay đổi hoàn toàn nhiên liệu đốt dẫn đến phải thay đổi một số đặc tính về kết cấu hoặc nguyên lý của lò là một việc ít có doanh nghiệp nào lựa chọn, nhất là những doanh nghiệp đang trong quá trình sản xuất ổn định, vì phải đầu tư thêm tiền của và làm gián đoạn một thời gian trong quá trình sản xuất, điều này không thể lường hết những tổn thất mà cũng chưa chắc mang lại hiệu quả thật sự. Nên giải pháp tốt nhất ta không nên chuyển đổi chất đốt hoàn toàn mà nên sử dụng viên nhiên liệu này như một loại nhiên liệu đốt kèm, có thể ta chọn một tỷ lệ nào đấy mà mang lại hiệu quả đốt cao nhất và đảm bảo vấn đề khói thải không phát sinh ra nhiều, việc này người có chuyên môn chắc chắn sẽ làm được.
3) Dạng nhiên liệu được ép thành khối hoặc thành thanh, kích thước đường kính từ 60 – 100 mm, thông thường được ép từ vỏ trấu, người ta hay gọi là củi trấu.
Đối với nhiên liệu này khi đốt người ta có thể cấp nguyên thanh hoặc được đập ra thành miếng để đốt, loại nhiên liệu này được sử dụng trong các lò đốt ghi tĩnh hoặc cho các lò ghi xích.
– Đối với lò ghi tĩnh thì hiệu suất đốt không bằng các lò ghi xích và lò tần sôi, vì việc cấp liệu mang tính thủ công, khối lượng nhiên liệu cấp từng mẻ dao động lớn bên trong buồng đốt, cụ thể khi mỗi lần cấp liệu ta phải mở cửa lò lớn, gió vào trong lò khá nhiều làm nhiệt độ lò có thể giảm, mặc khác ta phải cấp một khối lượng củi lớn vào lò dẫn đến quá trình cháy lúc này không tốt, làm phát sinh vấn đề khói thải.
– Lý do nữa vì kích thước nhiên liệu khá lớn quá trình cháy diễn ra tương đối lâu, có thể những chất cháy nằm sâu bên trong chưa gặp được điều kiện cháy, và người vận hành phải liên tục cào lò để thông lò do đó sẽ có một lượng nhiên liệu chưa cháy bị cào ra trong lúc này. Đấy cũng là đặc tính của kiểu lò này mà những nguyên nhân đấy góp phần làm hiệu suất buồng đốt giảm so với những kiểu lò khác, và khả năng phát sinh khói thải ra môi trường cũng lớn hơn.
Tuy nhiên việc người vận hành am hiểu chuyên môn điều chỉnh gió cấp và duy trì các thông số nhiệt độ áp suất buồng đốt hợp lý cũng làm hạn chế đáng kể sự tổn hao nhiên liệu và phát sinh khói thải.
Nguồn: KS. Huỳnh Minh Sang
