Lò hơi phát sinh nhiều tro bay: Nguyên nhân và cách khắc phục

Lượng tro bay gia tăng đột biến trong dòng khí thải lò hơi hiếm khi là một sự cố ngẫu nhiên. Đứng trước bài toán lò hơi phát sinh nhiều tro bay, việc nắm rõ nguyên nhân và áp dụng đúng phương án khắc phục kỹ thuật sẽ giúp doanh nghiệp nhanh chóng khôi phục hiệu suất nhiệt và kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ thiết bị. 

Vì sao lò hơi phát sinh nhiều tro bay?

Tro bay là phần hạt rắn rất nhỏ bị cuốn theo dòng khí thải sau quá trình đốt nhiên liệu. Thành phần và lượng tro bay phụ thuộc nhiều vào loại nhiên liệu, điều kiện cháy và hiệu quả của hệ thống thu bụi. Lò hơi phát sinh nhiều tro bay tăng bất thường, không nên chỉ tập trung vào bộ lọc bụi mà cần kiểm tra từ nhiên liệu → quá trình cháy → tải lò → hệ thống thu hồi bụi.

1. Chất lượng nhiên liệu không đảm bảo

Nhiên liệu có độ ẩm cao, cỡ hạt không đồng đều hoặc chứa nhiều bụi mịn có thể làm tăng lượng tro bay.

Với than hoặc sinh khối, các hạt quá nhỏ dễ bị cuốn theo dòng khí trước khi cháy hoàn toàn. Trong khi đó, nhiên liệu quá ẩm làm quá trình cháy diễn ra không ổn định, kéo dài thời gian cháy và có thể làm tăng lượng carbon chưa cháy hết trong dòng tro.

Doanh nghiệp nên kiểm tra các chỉ tiêu của từng lô nhiên liệu trước khi đưa vào lò, đặc biệt là:

• Độ ẩm.

• Hàm lượng tro.

• Cỡ hạt và tỷ lệ hạt mịn.

• Nhiệt trị.

• Tạp chất lẫn trong nhiên liệu.

2. Quá trình cháy không ổn định

Chế độ cấp gió có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cháy và lượng hạt bị cuốn theo dòng khí.

Thừa gió làm tăng lưu lượng và vận tốc khí trong buồng đốt, đặc biệt ở các hệ thống tầng sôi, từ đó có thể cuốn các hạt tro hoặc nhiên liệu chưa cháy hết lên đường khói. Ngược lại, thiếu gió khiến nhiên liệu cháy không hoàn toàn, làm tăng lượng carbon chưa cháy và các hạt rắn thoát theo dòng khí.

Ngoài tỷ lệ gió – nhiên liệu, cần kiểm tra:

• Lưu lượng gió cấp 1 và cấp 2.

• Áp suất buồng đốt.

• Nhiệt độ vùng cháy.

• Tốc độ cấp nhiên liệu.

• Hàm lượng O₂ trong khí thải nếu hệ thống có cảm biến đo.

Một dấu hiệu đáng chú ý là lò hơi phát sinh nhiều tro bay tăng cùng lúc với O₂, nhiệt độ hoặc áp suất buồng đốt biến động mạnh. Khi đó, vấn đề nhiều khả năng liên quan đến chế độ cháy thay vì chỉ riêng hệ thống lọc bụi.

3. Lò hơi vận hành không đúng công suất

Khi lò vận hành vượt tải thiết kế, lượng nhiên liệu và không khí cấp vào tăng, kéo theo lưu lượng và tốc độ dòng khí thải tăng. Các hạt tro chưa kịp lắng xuống đã có thể bị cuốn theo dòng khí lên đường khói.

Tình trạng này thường xuất hiện khi doanh nghiệp cần tăng sản lượng hơi trong thời gian ngắn nhưng không điều chỉnh đồng bộ hệ thống cấp nhiên liệu, cấp gió và thu bụi.

Ngược lại, vận hành ở tải quá thấp trong thời gian dài cũng có thể khiến quá trình cháy kém ổn định.

Vì vậy, cần đối chiếu công suất hơi thực tế với công suất thiết kế, đồng thời kiểm tra lượng nhiên liệu, lưu lượng gió và thông số quạt hút tương ứng với từng mức tải.

4. Hệ thống thu hồi và lọc bụi hoạt động kém

Trong trường hợp lượng tro phát sinh không tăng đáng kể nhưng bụi thoát ra ống khói tăng rõ rệt, nguyên nhân có thể nằm ở hệ thống thu hồi và lọc bụi.

Tùy thiết kế, hệ thống có thể sử dụng cyclone, multi-cyclone, lọc bụi túi vải hoặc lọc bụi tĩnh điện ESP. Một số sự cố thường gặp gồm:

• Túi lọc bị rách hoặc bục.

• Hệ thống giữ bụi hoạt động không đúng.

• Điện cực ESP bị bám tro hoặc phóng điện bất thường.

• Cyclone bị mài mòn, rò rỉ hoặc giảm hiệu suất tách.

• Phễu chứa tro bị đầy.

• Van quay, vít tải hoặc thiết bị xả tro bị nghẹt.

• Quạt hút không duy trì được lưu lượng theo thiết kế.

Đây là điểm cần phân biệt rõ: “lò phát sinh nhiều tro bay” và “hệ thống lọc bụi thu giữ kém” không hoàn toàn giống nhau.

Dấu hiệu nhận biết lò hơi phát sinh nhiều tro bay

Quan sát bên ngoài

Một số dấu hiệu có thể phát hiện ngay trong quá trình kiểm tra hiện trường:

• Khói tại ống khói đậm và đục hơn bình thường, đặc biệt khi hiện tượng xuất hiện đồng thời với lượng tro thu hồi tăng.

• Tro bụi mịn xuất hiện nhiều hơn trên mái, sân bãi hoặc các thiết bị xung quanh nhà máy.

• Tro rò rỉ tại các mặt bích, cửa người chui, khớp nối hoặc vị trí không kín trên đường khói.

• Khu vực phễu, cyclone hoặc thiết bị lọc bụi xuất hiện tình trạng phát tán bụi bất thường.

• Lượng tro thu hồi trong cùng một khoảng thời gian tăng nhanh so với mức vận hành thông thường.

Tuy nhiên, không nên chỉ dựa vào màu khói để kết luận lượng tro bay tăng. Khói đen còn có thể liên quan đến cháy không hoàn toàn, trong khi hơi nước có thể tạo thành vệt trắng mà không phải bụi.

Biến động thông số vận hành

Tro bay tăng thường đi kèm sự thay đổi của các thông số vận hành. Người vận hành nên so sánh với dữ liệu ở cùng mức tải và cùng loại nhiên liệu, thay vì chỉ nhìn vào một giá trị riêng lẻ.

Các thông số cần chú ý gồm:

• Nhiệt độ khí thải tại đuôi lò.

• Hàm lượng O2 trong khí thải.

• Lưu lượng và áp suất gió cấp.

• Áp suất buồng đốt.

• Công suất và dòng điện quạt hút.

• Lượng nhiên liệu tiêu thụ.

• Sản lượng hơi tạo ra.

• Lượng tro thu hồi theo giờ hoặc theo ca.

Nếu nhiên liệu tiêu thụ tăng nhưng sản lượng hơi không tăng tương ứng, cần kiểm tra khả năng cháy không hoàn toàn và tổn thất nhiệt do tro chưa cháy hết.

Nhiệt độ khói thải cũng có thể tăng khi tro bám nhiều trên các bề mặt trao đổi nhiệt, làm giảm khả năng truyền nhiệt và khiến nhiệt bị đưa ra ngoài theo dòng khói.

Hệ thống lọc bụi bất thường

Đối với lọc bụi túi, chênh áp giữa đầu vào và đầu ra thiết bị là thông số quan trọng. Chênh áp tăng dần có thể liên quan đến tình trạng túi lọc bám bụi hoặc hệ thống giũ bụi không hiệu quả. Ngược lại, chênh áp giảm bất thường kèm bụi đầu ra tăng có thể là dấu hiệu cần kiểm tra túi lọc bị rách hoặc hở.

Với lọc bụi tĩnh điện ESP, cần theo dõi dòng điện/điện áp làm việc và hiện tượng phóng điện. Nếu thông số biến động bất thường hoặc thiết bị liên tục báo lỗi, cần kiểm tra tình trạng điện cực và lớp bụi bám.

Ngoài ra, nếu phễu thu bụi hoặc silo chứa tro đầy nhanh hơn đáng kể so với bình thường, cần kiểm tra cả lượng tro thực tế phát sinh và hệ thống xả tro để loại trừ khả năng nghẹt hoặc sai lệch thiết bị đo.

Cách kiểm tra nhanh khi tro bay tăng bất thường

Khi phát hiện lượng tro bay tăng, có thể thực hiện kiểm tra theo trình tự sau:

1. Kiểm tra nhiên liệu:
Đối chiếu lô nhiên liệu hiện tại với lô trước về độ ẩm, hàm lượng tro, cỡ hạt và nhiệt trị.

2. Kiểm tra tải lò:
So sánh công suất hơi hiện tại với công suất thiết kế và dữ liệu vận hành bình thường.

3. Kiểm tra quá trình cháy:
Theo dõi lưu lượng gió cấp 1, cấp 2, O₂, nhiệt độ vùng cháy và tốc độ cấp nhiên liệu.

4. Kiểm tra lượng tro thu hồi:
Ghi nhận lượng tro đáy và tro bay theo cùng một khoảng thời gian để xác định lượng tro thực tế có tăng hay chỉ là hiệu suất thu bụi đang giảm.

5. Kiểm tra thiết bị lọc:
Theo dõi chênh áp lọc túi, thông số ESP, tình trạng cyclone và hoạt động của hệ thống giũ bụi.

6. Kiểm tra quạt hút và đường khói:

Đánh giá lưu lượng, áp suất, dòng điện quạt hút và tình trạng rò rỉ trên đường ống.

Một checklist nhanh có thể gồm:

• Màu và độ đục của khói có thay đổi?

• Lượng tro thu hồi có tăng?

• Độ ẩm hoặc cỡ hạt nhiên liệu có thay đổi?

• Tải lò có vượt mức vận hành thông thường?

• Lưu lượng gió cấp có biến động?

•  O₂ trong khí thải có thay đổi?

• Chênh áp lọc túi có bất thường?

• ESP có báo lỗi hoặc phóng điện?

• Phễu/silo chứa tro có đầy nhanh?

• Quạt hút có tăng dòng điện hoặc giảm hiệu suất?

  

Cách khắc phục tình trạng lò hơi phát sinh nhiều tro bay

Điều chỉnh chế độ vận hành

Khi tro bay tăng đột ngột, ưu tiên đầu tiên là đưa lò về trạng thái vận hành ổn định, thay vì tiếp tục tăng tải để đáp ứng sản lượng.

Có thể xem xét giảm tải theo hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất, sau đó điều chỉnh lại lượng nhiên liệu và gió cấp để khôi phục tỷ lệ cháy phù hợp.Đồng thời, cần kiểm tra hệ thống xả tro để tránh phễu chứa bị đầy hoặc đường xả bị nghẹt.

Kiểm soát chất lượng nhiên liệu

Nếu nhiên liệu có tỷ lệ hạt quá mịn hoặc độ ẩm thay đổi lớn, cần điều chỉnh phương pháp phối trộn và cấp liệu theo yêu cầu kỹ thuật của loại lò đang sử dụng.

Đặc biệt, không nên tự ý phun thêm nước vào nhiên liệu hoặc thay đổi kích thước hạt nếu chưa đánh giá ảnh hưởng đến hệ thống cấp liệu và quá trình cháy.

Bảo trì hệ thống lọc bụi

Đối với lọc bụi túi, cần kiểm tra:

• Túi lọc có rách, bục hoặc hở không.

• Khung túi có biến dạng không.

• Van và hệ thống khí nén giũ bụi có hoạt động đúng không.

• Chênh áp có nằm trong khoảng vận hành phù hợp không.

Với ESP, cần kiểm tra điện cực, hệ thống rung/giũ bụi, nguồn cao áp và các lỗi phóng điện.

Đối với cyclone, cần kiểm tra độ kín, tình trạng mài mòn và khả năng xả tro. Nếu phễu hoặc đường xả bị nghẹt, cần xử lý trước khi tiếp tục đánh giá hiệu suất thu bụi.

Vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ

Tro bám trên các bề mặt trao đổi nhiệt có thể làm tăng trở lực dòng khí và giảm hiệu quả truyền nhiệt. Vì vậy, doanh nghiệp cần thực hiện vệ sinh định kỳ các khu vực như bộ hâm nước, bộ sấy không khí, chùm ống trao đổi nhiệt và đường khói theo hướng dẫn thiết bị.

Với các hệ thống có sử dụng soot blower, cần kiểm tra tình trạng hoạt động và tần suất thổi bụi phù hợp với mức độ bám tro thực tế.

Mục tiêu không chỉ là làm sạch thiết bị mà còn phải ngăn tro tích tụ trở lại quá nhanh, qua đó phát hiện nguyên nhân gốc nằm ở nhiên liệu, chế độ cháy hay hệ thống thu bụi.

Nắm rõ lý do vì sao lò hơi phát sinh nhiều tro bay và áp dụng đúng giải pháp khắc phục sẽ giúp doanh nghiệp hoàn toàn chủ động trước các đợt kiểm tra môi trường, đồng thời tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành hàng tháng. Hy vọng bài viết hữu ích tới bạn đọc.