Nhiên liệu thay thế: Buồng đốt phụ cho lò xi măng

Buồng đốt phụ giúp lò xi măng sử dụng rác làm nhiên liệu ổn định hơn, bởi không thể đưa mọi loại rác trực tiếp vào lò

Chất thải được sử dụng làm nhiên liệu có thể chứa nhựa, giấy, vải, sinh khối và nhiều thành phần khác. Các dòng vật liệu này thường không đồng đều, có thể lẫn đá, kính, kim loại hoặc chứa những khu vực có nhiệt trị cao bất thường.

Khi nhiên liệu được cấp trực tiếp vào lò phân hủy nhưng chưa cháy hết, quá trình vận hành có thể xuất hiện dao động nhiệt độ, giảm tỷ lệ cháy hoàn toàn hoặc ảnh hưởng đến chất lượng clinker.

Buồng đốt phụ tạo thêm không gian và thời gian lưu để nhiên liệu được gia nhiệt, đảo trộn và cháy trước khi dòng khí nóng cùng vật liệu đi vào lò phân hủy. Nhờ đó, nhà máy có thể tiếp nhận các loại nhiên liệu khó cháy hơn so với phương án cấp trực tiếp.

Tỷ lệ thay thế có thể đạt bao nhiêu?

Theo phần giải đáp của CHOPE sau hội thảo, tỷ lệ sử dụng chất thải làm nhiên liệu thay thế trong lò phân hủy có thể nằm trong khoảng 20–80%. Tuy nhiên, con số thực tế không được quyết định đơn thuần bởi công suất lò nung.

Các yếu tố quan trọng hơn gồm:

Kích thước nhiên liệu.
Độ ẩm.
Nhiệt trị.
Hàm lượng clo và các nguyên tố có hại.
Thể tích lò phân hủy.
Thời gian lưu.
Khả năng tiền xử lý.
Việc dây chuyền có buồng đốt phụ hay không.

Điều đó có nghĩa một lò công suất lớn chưa chắc đạt tỷ lệ thay thế cao hơn một lò nhỏ. Nhà máy chỉ có thể nâng tỷ lệ sử dụng nhiên liệu thay thế khi chất lượng đầu vào và khả năng kiểm soát quá trình cháy được bảo đảm.

Gió 3 và khả năng kiểm soát quá trình cháy

CHOPE cho biết lượng gió 3 sử dụng cho buồng đốt phụ thường chiếm khoảng 30–40%. Khi tỷ lệ nhiên liệu thay thế tăng, nhu cầu cấp gió cũng có thể tăng để bảo đảm quá trình cháy.

Lưu lượng gió quá thấp có thể khiến nhiên liệu không cháy hết. Ngược lại, lượng gió quá lớn có thể làm thay đổi cân bằng nhiệt và lưu lượng khí trong toàn bộ tháp trao đổi nhiệt.

Khi nhiên liệu xuất hiện vật thể có nhiệt trị cao bất thường, nhiệt độ đầu ra buồng đốt có thể tăng nhanh. CHOPE đề xuất một số thao tác như bổ sung lượng nhỏ bột liệu, tăng tần suất đẩy vật liệu, tăng phun khí và điều chỉnh gió 3 để giảm thời gian lưu của vật liệu trong buồng. Đây là hướng xử lý do nhà cung cấp đưa ra; quy trình cụ thể phải được xây dựng theo thiết kế và yêu cầu an toàn của từng nhà máy.

Dị vật phải được loại bỏ từ trước

Buồng đốt phụ không thay thế cho dây chuyền tiền xử lý chất thải. Đá, kính, kim loại và các vật liệu không cháy cần được tách trước khi nhiên liệu được đưa vào hệ thống.

Theo CHOPE, nếu một lượng nhỏ dị vật nặng vẫn đi vào buồng, chúng có thể tiếp tục di chuyển tới lò phân hủy và lò quay sau khi được gia nhiệt. Tuy nhiên, để hạn chế mài mòn, tắc nghẽn và ảnh hưởng đến clinker, công đoạn phân loại đầu vào vẫn là yêu cầu quan trọng.

Các nghiên cứu về đồng xử lý chất thải cũng cho thấy nguồn nhiên liệu cần trải qua các bước băm, tách kim loại và loại thành phần không cháy trước khi cấp vào buồng đốt phụ.

Buồng đốt phụ không phải giải pháp “đốt được mọi thứ”

Buồng đốt phụ mở rộng khả năng sử dụng các dòng nhiên liệu có độ ẩm, kích thước hoặc chất lượng thấp hơn, nhưng hiệu quả vẫn phụ thuộc vào công tác quản lý nguồn chất thải.

Nhà máy cần kiểm soát nhiệt trị, clo, kim loại nặng, độ ẩm và thành phần tro. Đồng thời, hệ thống cấp liệu, quan trắc khí thải và phòng cháy chữa cháy phải được thiết kế đồng bộ.

Giá trị lớn nhất của buồng đốt phụ không nằm ở việc đưa càng nhiều rác vào lò càng tốt, mà là tăng tỷ lệ nhiên liệu thay thế trong khi dây chuyền vẫn vận hành ổn định, clinker đạt chất lượng và khí thải nằm trong giới hạn kiểm soát.