Lò hơi công nghiệp (Steam Boiler) [1] thường sử dụng các loại nhiên liệu như: than đá, củi, trấu, mùn cưa, dầu FO... để sản xuất hơi bão hoà hoặc hơi quá nhiệt sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như sản xuất giấy, cao su, dệt may, sấy thuốc lá, sấy gỗ, giặt ủi công nghiệp, cấp hơi trong các nhà hàng, khách sạn, bệnh viện... Khói trước khi thải ra môi trường bắt buộc phải xử lý bằng nhiều hình thức khác nhau để tránh gây ô nhiễm, trong đó một phần không nhỏ bụi khói thải bám trên bề mặt ống khói sẽ gây ăn mòn kim loại chế tạo ống khói, ảnh hưởng đến tuổi thọ. Khi ống khói bị ăn mòn nhiều trong thời gian sử dụng, ta cần phải sửa chữa, thay thế, dẫn đến tốn kém thời gian và kinh phí. Trong khuôn khổ bài báo này, tác giả đề xuất phương án chế tạo Robot di chuyển trong ống khói để xử lý sản phẩm bụi khói thải, mồ hóng bám trên bề mặt

Lò hơi được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau, ở đây ta tìm hiểu ba loại nhiên liệu đốt lò là củi gỗ, than đá và FO với những đặc điểm khác nhau như sau:

Đối lò hơi dùng củi gỗ: Dòng khói thải ra ở ống khói có nhiệt độ vẫn còn cao khoảng (120 ÷ 150)0C, phụ thuộc nhiều vào cấu tạo lò hơi. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của củi, chủ yếu là các thành phần khí CO2, CO, N2, kèm theo một ít các chất bốc trong củi không kịp cháy hết, O2 dư và tro bụi bay theo dòng khí.

Khi đốt 1 kg củi, sẽ sinh ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 200C. Lượng bụi tro có trong khói thải chính là phần lượng củi không cháy hết và lượng tạp chất không cháy có trong củi, thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượng củi khô. Bụi trong khói thải lò hơi đốt củi có kích thước hạt (0,1 ÷ 500) μm, nồng độ dao động (200 ÷ 500) mg/m3.

Đối với lò hơi dùng than đá: Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2, SO3 và NOx do thành phần hoá chất có trong than kết hợp với O2 trong quá trình cháy tạo nên. Hàm lượng S trong than ≅0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1.333 mg/m3. Lượng khí thải sinh ra phụ thuộc vào mỗi loại than khác nhau.

Kết quả nghiên cứu cho thấy: tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở lò hơi đốt than có đường kính trung bình (Dtb) từ vài Micrômét tới vài trăm micrômét: Dtb (μm) = 0-10 (3%); 10-20 (3%); 20-30 (4%); 30-40 (3%); 40-50 (4%); 50-60 (3%); 60-86 (7%); 86-100 (6%); >100 (67%).

Đối với lò hơi dùng dầu FO: Trong khí thải lò hơi đốt dầu FO thường thấy có các chất sau: CO2, CO, NOx, SO2, SO3 và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng mồ hóng.

Lượng khí thải khi đốt dầu FO ít thay đổi. Nhu cầu không khí cần cấp để đốt cháy hết 1kg dầu FO là 10,6 m3/kg. Lượng khí thải sinh ra khi đốt hết 1 kg dầu FO ≈ 11,5 m3/kg, tương đương với 13,8 kg khí thải/1kg dầu.

Với dầu FO đúng theo tiêu chuẩn chất lượng, khi đốt cháy trong lò hơi sẽ có nồng độ các chất trong khí thải như sau: SO2 và SO3 (5217-7000 mg/m3); CO (50 mg/m3); tro bụi (280 mg/m3); hơi dầu (0,4 mg/m3); Nox (428 mg/m3).

Với thành phần khói thải từ việc đốt các nhiên liệu khác nhau như vậy, một phần khá lớn sản phẩm cháy, mồ hóng, tro bụi bám trên bề mặt ống khói, nhất là thành phần SO2 kết hợp với hơi nước có trong không khí sẽ sinh ra axit H2SO4 làm ăn mòn bề mặt kim loại chế tạo ống khói một cách nhanh chóng, nhất là các ống khói làm bằng sắt hoặc thép. Vì vậy, ở đây tác giả thiết kế một loại Robot, định kỳ đưa vào trong ống khói để tự động di chuyển và chùi quét vệ sinh đường ống khói được sạch sẽ hơn, làm giảm đi khả năng ăn mòn, tăng cường được tuổi thọ tồn tại của ống khói lên rất nhiều.

Từ quá trình nghiên cứu với việc thu thập và phân tích được các yếu tố ô nhiễm môi trường, các thành phần sản phẩm cáu bẩn, mồ hóng của khói thải bám trên đường ống khói, tác giả đã tính toán, thiết kế và chế tạo một Robot để vệ sinh được đường ống khói, qua đó giảm thiểu được sự ăn mòn kim loại chế tạo ống khói, tăng tuổi thọ và giảm chi phí sữa chữa, thay thế ống khói cũ.

Bên cạnh đó, việc vệ sinh ống khói lò hơi luôn là một công việc bắt buộc trong quy trình vận hành an toàn lò hơi. Tuy nhiên, đây là một công việc khá nặng nhọc và khá nguy hiểm do ống khói cao, trong quá trình vệ sinh có thể gây tai nạn cho công nhân, vì vậy việc nghiên cứu sử dụng Robot để vệ sinh ống khói thay thế cho con người do tác giả đề xuất còn góp phần khắc phục vấn đề này. Mô hình Robot này cần được nghiên cứu phát triển thêm, để có thể áp dụng vào việc vệ sinh đường ống khói cho các hệ thống lò hơi sử dụng trong các xí nghiệp công nghiệp có công suất lớn, đặc biệt là các ống khói nhà máy Nhiệt điện.

nhahuy (TH)