Cơ chế hình thành khí thải CO: Phân tích nguyên nhân cháy không hoàn toàn do thiếu gió và cách khắc phục

Trong vận hành lò hơi, việc kiểm soát quá trình cháy không chỉ quyết định hiệu suất năng lượng mà còn là yếu tố then chốt để bảo vệ môi trường và tuân thủ các chuẩn mực ISO 14001. Một trong những chỉ số phản ánh sự bất ổn của buồng đốt chính là nồng độ khí CO (Carbon Monoxide). Bài viết này sẽ phân tích chi tiết tại sao khí CO hình thành và cách xử lý triệt để tình trạng này.

---

1. Cơ chế hình thành khí CO trong lò hơi

Khí CO là sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn. Trong điều kiện lý tưởng, Carbon (C) trong nhiên liệu kết hợp với đầy đủ Oxy (O₂) để tạo thành khí CO₂ và tỏa ra nhiệt lượng tối đa. Tuy nhiên, khi lượng không khí (gió) cung cấp bị thiếu hụt, Carbon không thể oxy hóa hoàn toàn, dẫn đến sự xuất hiện của khí CO.

Sự hiện diện của khí CO thường đi kèm với hiện tượng khói đen hoặc xám nồng độ cao tại miệng ống khói, báo hiệu một lượng lớn nhiệt năng đang bị lãng phí do nhiên liệu chưa cháy kiệt.

2. Nguyên nhân cháy không hoàn toàn do thiếu gió

Dựa trên các hướng dẫn vận hành và xử lý sự cố thực tế, tình trạng thiếu gió dẫn đến hình thành CO thường do 4 nguyên nhân chính:

• Cung cấp gió chưa đủ: Tần số quạt cấp gió (FD Fan) được cài đặt quá thấp hoặc van điều chỉnh gió chưa mở đủ để đáp ứng nhu cầu Oxy cho khối lượng nhiên liệu trong lò.
• Dồn ứ nhiên liệu (Fuel Buildup): Khi cấp quá dư nhiên liệu hoặc nhiên liệu có độ ẩm cao dẫn tới bắt cháy chậm, nhiên liệu sẽ bị tích tụ trong buồng đốt. Sau một khoảng thời gian, lượng nhiên liệu này bắt cháy đồng loạt gây tiêu thụ Oxy đột ngột, làm Oxy dư giảm sâu và sinh khí CO.
• Sàn gió bị đóng xỉ (Clinker): Cáu cặn hoặc keo xỉ bám dính, bịt kín các nấm phun gió trên sàn lò, khiến gió không thể phân phối đều vào lớp sôi, gây ra các vùng thiếu Oxy cục bộ.
• Mất cân bằng áp suất: Quạt hút (ID Fan) hoạt động quá mạnh gây áp âm sâu, hoặc quạt đẩy không đủ công suất để duy trì lớp sôi ổn định.

3. Dấu hiệu nhận biết qua hệ thống giám sát

Vận hành viên có thể nhận diện sớm sự hình thành khí CO qua các thông số trên màn hình HMI/Scada:

• Chỉ số Oxy dư thấp: Nồng độ Oxy dư giảm xuống dưới 6% (mức làm việc lý tưởng là từ 8% đến 12%).
• Áp suất buồng đốt bất thường: Buồng đốt có hiện tượng dương áp, khói đen thoát ra ở các cửa quan sát lửa.
• Nhiệt độ và áp suất: Áp suất hơi có thể tăng nhanh đột ngột do nhiên liệu tồn đọng bắt đầu cháy mãnh liệt cùng lúc.

4. Giải pháp khắc phục và tối ưu hóa

Để loại bỏ khí CO và tối ưu hóa quy trình đốt, cần thực hiện các bước sau theo triết lý Kaizen và quy trình chuẩn SOP:

Xử lý khẩn cấp khi có khói đen:

• Giảm ngay lượng nhiên liệu cấp: Điều chỉnh giảm tần số vít tải hoặc băng tải để giảm tải cho buồng đốt.
• Tạm dừng cấp liệu nếu cần thiết: Trong trường hợp khói đen quá đậm, có thể dừng hệ thống cấp liệu trong thời gian ngắn để lò cháy kịp lượng nhiên liệu tồn đọng.
• Tăng gió: Tăng dần tần số quạt cấp gió cho đến khi chỉ số Oxy dư đứng yên và bắt đầu tăng trở lại ngưỡng an toàn.

Kiểm soát vận hành lâu dài:

• Ứng dụng chế độ “Auto PID”: Cài đặt hệ thống tự động khởi động quạt gió cấp 2 khi Oxy xuống thấp để bổ sung không khí kịp thời cho quá trình cháy kiệt.
• Kiểm soát chất lượng nhiên liệu: Đảm bảo nhiên liệu Biomass có độ ẩm và kích thước đồng đều để duy trì lớp sôi ổn định.
• Bảo trì định kỳ: Thường xuyên kiểm tra, vệ sinh nấm phun gió và thông tắc các phễu xả tro để đảm bảo đường gió luôn thông thoáng.
• Thực hiện 5S tại hiện trường: Duy trì khu vực quạt và các cửa lấy gió sạch sẽ, tránh bụi bẩn làm giảm hiệu suất hút không khí của thiết bị.

Lời kết

Việc kiểm soát khí CO không chỉ giúp doanh nghiệp tiết kiệm nhiên liệu mà còn thể hiện trách nhiệm đối với môi trường. Bằng cách kết hợp giữa công nghệ tự động hóa và quy trình vận hành chuẩn (SOP), trạm lò hơi của bạn sẽ luôn hoạt động trong trạng thái hiệu quả và an toàn nhất.