Vừa sản xuất than sinh học vừa thu hồi nhiệt

Đây là sản phẩm được Tiến sĩ Đoàn Văn Bình và các cộng sự tại Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam nghiên cứu và nhận được bằng độc quyền giải pháp hữu ích “Lò sản xuất than sinh học tiết kiệm năng lượng, thu hồi nhiệt cho quá trình sấy” do Cục Sở hữu Trí tuệ, Bộ Khoa học và Công nghệ cấp.

Giải pháp hữu ích này đề cập đến lò sản xuất than sinh học hiệu suất cao, có khả năng thu hồi, tái sử dụng hiệu quả nguồn nhiệt năng sinh ra trong quá trình sản xuất để phục vụ cho quá trình sấy hoặc cho mục đích khác.

Lò sản xuất than sinh học thu hồi nhiệt

Lò sản xuất than sinh học có nhiều khác biệt bởi nó có thêm hệ thống đường ống thứ nhất và thứ hai. Hệ thống đường ống thứ nhất để dẫn khí nóng từ khoang đốt chạy bao quanh khoang nguyên liệu để truyền nhiệt cho khoang nguyên liệu.

Tùy theo giai đoạn trong quá trình sản xuất mà có thể truyền nhiệt cho, hoặc nhận nhiệt từ khoang nguyên liệu. Hệ thống đường ống thứ hai để lấy và tận dụng nguồn khí nhiệt phân từ khoang nguyên liệu, đưa xuống khoang đốt để đốt cùng với các nhiên liệu khác.

Lò được thiết kế với hệ thống thành vách, van, đường ống giúp tận dụng tối đa lượng nhiệt từ nguồn khói/ khí nóng để phục vụ cho ngay quá trình sản xuất hoặc cho mục đích khác.

Lò sản xuất than sinh học tiết kiệm năng lượng được đề xuất theo giải pháp hữu ích gồm khoang đốt và khoang nguyên liệu. Khoang đốt được cấu tạo bằng vật liệu chịu nhiệt, là nơi nhiên liệu (củi, than, dầu, khí...) được đốt để đưa nguyên liệu đến nhiệt độ làm việc.

Khoang nguyên liệu được cấu tạo bằng vật liệu có khả năng truyền nhiệt (như kim loại) được đặt bên trên của khoang đốt. Khi nhiên liệu được đốt trong khoang đốt, nguyên liệu trong khoang nhiên liệu được gia nhiệt đến nhiệt độ làm việc và tại đây quá trình cacbon hóa và loại bỏ tạp chất xảy ra.

Cuối cùng là hệ thống thành vách, van và đường ống kết hợp với nhau tạo thành kết cấu có khả năng dẫn khí nóng từ khoang đốt chạy bao quanh khoang nguyên liệu để truyền nhiệt cho khoang nguyên liệu trong giai đoạn sấy, gia nhiệt, nhiệt phân, ủ, làm nguội lò; đưa khí nóng (tác nhân sấy) vào khoang nguyên liệu trong giai đoạn sấy và gia nhiệt; lấy khí nhiệt phân trong giai đoạn nhiệt phân nguyên liệu, đưa xuống khoang đốt để đốt thay nhiên liệu; tận dụng nhiệt tỏa ra (tạo ra nguồn khí có nhiệt độ cao) từ khoang nguyên liệu để phục vụ cho mục đích sấy hoặc các mục đích khác trong giai đoạn làm mát.

Bài toán kinh tế với dãy lò liên tục

Do cấu tạo đường khói và đường khí của lò giúp cho việc thu hồi, xả bỏ khí dễ dàng và có kiểm soát trước khi thải bỏ ra môi trường, do đó có thể tận dụng tối đa tất cả các nguồn nhiệt lãng phí trong quá trình sản xuất than sinh học. Theo nhóm nghiên cứu, điểm đặc biệt của giải pháp này là có thể ghép các lò lại với nhau thành dãy lò sản xuất liên tục, trong đó các lò có thể tận dụng lại các nguồn năng lượng của các lò khác, đồng thời ứng dụng cao, giúp đẩy nhanh tốc độ sản xuất, tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm chi phí vận hành, giá thành chế tạo rẻ.

Hệ thống có khả năng nâng cấp và dễ dàng can thiệp vào các giai đoạn của quá trình sản xuất, di chuyển dễ dàng đến các nơi có nguyên liệu dồi dào, linh hoạt trong việc lựa chọn hệ thống sấy bằng tận dụng khói thải, hoặc sử dụng bộ sấy không khí tùy theo điều kiện nhiên liệu đốt.

Lò có khả năng tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng tối đa lượng nhiệt sinh ra trong quá trình sản xuất. Thiết kế theo giải pháp hữu ích này giúp việc tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt, tận dụng các nguồn nhiệt sinh ra trong quá trình sản xuất để phục vụ cho chính quá trình sản xuất hoặc đưa đi sử dụng cho mục đích khác (sấy nông sản, đưa vào các lò sản xuất liền kề phía sau).

So với các hệ thống thông thường hiện nay thường chỉ đốt ở mặt đáy, sau đó khói có nhiệt lượng rất cao bị xả bỏ lãng phí ra môi trường thì giải pháp hữu ích có khả năng tận dụng để làm nóng không khí, hoặc phục vụ giai đoạn sấy trong quá trình sản xuất.

Giải pháp hữu ích này cũng giúp giảm thời gian sản xuất một cách hiệu quả, cụ thể theo ví dụ thực tế, cho nguyên liệu sử dụng là thanh củi mùn cưa, giai đoạn sấy có thể rút ngắn từ 4 ngày xuống còn 8 giờ. Rút ngắn thời gian làm nguội sản phẩm từ 7 ngày xuống còn 15 giờ (0,63 ngày) cho cùng chất lượng sản phẩm đầu ra.

Ngoài ra, hệ thống tận dụng khí nhiệt phân để đốt, giúp giảm bớt lượng nhiên liệu cần cho quá trình đốt, hoặc đốt phục vụ các nhu cầu khác một cách hiệu quả.

Việc nghiên cứu và đưa vào sản xuất đại trà sẽ mang đến hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp nói chung và góp phần không nhỏ hạn chế khí thải ra môi trường, đồng thời tiết kiệm điện năng, các nguồn nguyên liệu đầu vào cho sản xuất.