Tro xỉ nhiệt điện (tro bay) là một loại nguyên liệu rất được công nghiệp xi măng và sản xuất vật liệu xây dựng ưa chuộng. Trong phạm vi bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu một cách khái quát về loại nguyên liệu này cũng như phạm vi sử dụng của chúng.
>> Tro bay - nguồn nguyên liệu làm VLXD (P1)
4. Yêu cầu tro bay cho sản xuất gạch bê tông khí chưng áp (theo HESS AAC SYSTEMS B.V)
5. Về vấn đề sử dụng tro xỉ trong sản xuất vật liệu xây dựng
Hàm lượng than cháy không hết trong tro bay của các nhà máy nhiệt điện đốt than trong nước quá cao khiến cho các nhà máy xi măng, các cơ sở sản xuất bê tông đầm lăn, gạch bê tông khí chưng áp nhìn tro bay như nước biển mặn chát trong cơn khát.
Dù nhu cầu tro bay làm phụ gia nghiền xi măng là rất lớn nhưng trong nhiều năm, công nghiệp xi măng vẫn không thể tăng lượng sử dụng tro bay dù rất muốn, lượng tồn đọng tro bay của các nhà máy nhiệt điện đốt than ngày càng tăng, nguy cơ chiếm đất làm bãi chứa tro ngày càng lớn và ảnh hưởng môi trường.
Vấn đề hạ thấp lượng than cháy không hết trong tro bay rất cần thiết, đảm bảo nguồn cung đầu vào cho ngành sản xuất vật liệu xây dựng, tuy nhiên chi phí cho đầu tư và vận hành dây chuyền công nghệ khá tốn kém.
Xuất phát từ đề tài nghiên cứu tái sử dụng nguồn tro xỉ của nhà máy nhiệt điện, nhiều cơ sở đã đầu tư lắp đặt dây chuyền sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu, với nguyên liệu chính là tro xỉ kết hợp với xi măng, mạt đá và dựa trên phương pháp ép thuỷ lực. Sản phẩm có cường độ chịu nén tốt, bề mặt nhẵn, kích thước đồng đều, chất lượng đảm bảo có thể thay thế gạch đất nung thông thường, trong khi giá thành sản xuất thấp hơn nhiều.
Việc sử dụng tro xỉ cho sản xuất gạch không nung hay sau khi hạ thấp lượng than cháy không hết trong tro bay, sử dụng làm phụ gia xi măng, sản xuất bê tông đầm lăn và gạch bê tông khí chưng áp có những ưu thế và lợi ích to lớn: - Không phải nghiền cốt liệu (do cỡ hạt tro bay vốn đã đủ mịn so với yêu cầu của cốt liệu mịn) đem lại ưu thế đáng kể về kinh tế; - Bảo tồn được nguồn tài nguyên thiên nhiên (cát cho sản xuất gạch khí chưng áp).
- Giải quyết được sự tồn đọng tro bay ở các nhà máy nhiệt điện gây tốn kém trong chuyên chở đổ xỉ thải và tiết kiệm đất làm kho bãi chứa xỉ, góp phần cải thiện đáng kể cảnh quan, môi trường.
6. Các lựa chọn xử lý tro bay
a. Tách tĩnh điện
Ở phương pháp này, các hạt các bon trong dòng tro đang bay phân ra thành tro nhiễm điện dương và tro nhiễm điện âm.
Các bản cực tích điện được sử dụng để hút và do đó phân tách các bon. Phương pháp này được sử dụng thông thường từ năm 1997 tại năm nhà máy ở Mỹ, một ở Anh và đang lên kế hoạch cho nhà máy 4000 MW của Anh quốc. Công nghệ này cho kết quả ấn tượng. Phương pháp này có chi phí ban đầu cao nhưng thu hút được sự chú ý ngày càng tăng như là công nghệ được chuộng hơn dành cho những người sử dụng cuối cùng tìm kiếm lượng các bon thấp và ổn định. Khi áp dụng tại một nhà máy của Mỹ, kỹ thuật này cho kết quả được thể hiện ở hình dưới đây:
Có một điểm đáng quan tâm là sự biến đổi của LoI trong ví dụ trên tương tự như sự biến đổi quan sát được tại Phả Lại 2.
Tại Anh quốc, kỹ thuật này được ứng dụng trong một nhà máy điện 2400 MW để giảm LoI từ mức 13% trung bình đầu Phế thải các bon cao từ các quy trình công nghệ chứa tới 40% các bon và được đốt lại trong nhà máy điện.
b. Tách bằng không khí
Phương pháp này liên quan đến việc sử dụng lực ly tâm, lực hấp dẫn, lực quán tính và sức động lực để tách các hạt có tỉ trọng khác nhau. Đây là kỹ thuật xử lý tro thông thường có thể ứng dụng và phần lớn được sử dụng để chuẩn bị tro bay cho việc phân cấp độ mịn. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng trong việc tách các bon.
c. Công nghệ tuyển nổi các bon
Phương pháp này được sử dụng tại Phả Lại để xử lý tro từ các bể chứa của nhà máy điện. Các bể chứa này bao gồm hỗn hợp tro đáy lò, tro bay và cát phá (nước mặn), phần lớn từ Phả Lại 1 và một phần từ Phả Lại 2. Kỹ thuật này liên quan đến hoá chất tuyển nổi (có thể là crê-ô-xốt tại Phả Lại) và dường như hoạt động tốt, đạt được lượng LoI giảm xấp xỉ 10%. Mặc dù vậy, lượng xử lý nhỏ, khoảng 700tấn/tháng.
d. Công nghệ đốt lớp đệm tạo tầng sôi
Dưới lớp đệm, lò đốt được sử dụng để tăng nhiệt độ của lớp đệm tạo tầng sôi của tro bay hàm lượng các bon cao đến nhiệt độ tự đốt. Quá trình này sau đó tự duy trì.
Về nguyên tắc, quá trình này tương tự như tại lò kiểu tầng sôi khói hồi lưu (CFB). Các lò CFB sẽ được sử dụng với số lượng đáng kể tại Việt Nam khi than nâu được chuẩn bị sẵn sàng để đốt trong giai đoạn tiếp theo trong sự phát triển các nhà máy điện. Khi tính toán áp dụng kỹ thuật này cần tính đến lợi ích kinh tế, vì nó không hấp dẫn về mặt thương mại.
e. Lựa chọn dẫy ESP
Việc lựa chọn tro bay diễn ra trong các dẫy ESP khác nhau. Độ mịn tăng và thông thường, các bon giảm khi đi qua ESP.
Trong tình huống nơi lượng LoI ban đầu thấp, phương pháp này sử dụng để chọn độ mịn. Dường như đây không phải là phương pháp phù hợp cho việc khử các bon trong các nhà máy, trừ khi trước tiên các bon được giảm xuống mức của ASTM qua việc kiểm soát vận hành và nhiên liệu đốt.
Có các phương pháp điện thế khác trong quá trình xử lý loại bỏ các bon bao gồm tách lệch từ và đốt vi sóng. Tuy nhiên, đây không phải là các phương pháp hấp dẫn về mặt thương mại.
Trên cơ sở các nghiên cứu trên, có vẻ như phương pháp tách tĩnh điện là một lựa chọn hấp dẫn trong khi cân nhắc ban đầu.
_______________
Tài liệu tham khảo:
+ Fly Ash Investigations - Malcolm Dunstan & Associates, UK
+ Tạp chí Nghiên cứu và Phát triển Vật liệu xây dựng số 1+2/tháng 6/2010
+ AAC Plant - KBT 1350 - HESS AAC SYSTEMS
4. Yêu cầu tro bay cho sản xuất gạch bê tông khí chưng áp (theo HESS AAC SYSTEMS B.V)
5. Về vấn đề sử dụng tro xỉ trong sản xuất vật liệu xây dựng
Hàm lượng than cháy không hết trong tro bay của các nhà máy nhiệt điện đốt than trong nước quá cao khiến cho các nhà máy xi măng, các cơ sở sản xuất bê tông đầm lăn, gạch bê tông khí chưng áp nhìn tro bay như nước biển mặn chát trong cơn khát.
Dù nhu cầu tro bay làm phụ gia nghiền xi măng là rất lớn nhưng trong nhiều năm, công nghiệp xi măng vẫn không thể tăng lượng sử dụng tro bay dù rất muốn, lượng tồn đọng tro bay của các nhà máy nhiệt điện đốt than ngày càng tăng, nguy cơ chiếm đất làm bãi chứa tro ngày càng lớn và ảnh hưởng môi trường.
Vấn đề hạ thấp lượng than cháy không hết trong tro bay rất cần thiết, đảm bảo nguồn cung đầu vào cho ngành sản xuất vật liệu xây dựng, tuy nhiên chi phí cho đầu tư và vận hành dây chuyền công nghệ khá tốn kém.
Xuất phát từ đề tài nghiên cứu tái sử dụng nguồn tro xỉ của nhà máy nhiệt điện, nhiều cơ sở đã đầu tư lắp đặt dây chuyền sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu, với nguyên liệu chính là tro xỉ kết hợp với xi măng, mạt đá và dựa trên phương pháp ép thuỷ lực. Sản phẩm có cường độ chịu nén tốt, bề mặt nhẵn, kích thước đồng đều, chất lượng đảm bảo có thể thay thế gạch đất nung thông thường, trong khi giá thành sản xuất thấp hơn nhiều.
Việc sử dụng tro xỉ cho sản xuất gạch không nung hay sau khi hạ thấp lượng than cháy không hết trong tro bay, sử dụng làm phụ gia xi măng, sản xuất bê tông đầm lăn và gạch bê tông khí chưng áp có những ưu thế và lợi ích to lớn: - Không phải nghiền cốt liệu (do cỡ hạt tro bay vốn đã đủ mịn so với yêu cầu của cốt liệu mịn) đem lại ưu thế đáng kể về kinh tế; - Bảo tồn được nguồn tài nguyên thiên nhiên (cát cho sản xuất gạch khí chưng áp).
- Giải quyết được sự tồn đọng tro bay ở các nhà máy nhiệt điện gây tốn kém trong chuyên chở đổ xỉ thải và tiết kiệm đất làm kho bãi chứa xỉ, góp phần cải thiện đáng kể cảnh quan, môi trường.
6. Các lựa chọn xử lý tro bay
a. Tách tĩnh điện
Ở phương pháp này, các hạt các bon trong dòng tro đang bay phân ra thành tro nhiễm điện dương và tro nhiễm điện âm.
Các bản cực tích điện được sử dụng để hút và do đó phân tách các bon. Phương pháp này được sử dụng thông thường từ năm 1997 tại năm nhà máy ở Mỹ, một ở Anh và đang lên kế hoạch cho nhà máy 4000 MW của Anh quốc. Công nghệ này cho kết quả ấn tượng. Phương pháp này có chi phí ban đầu cao nhưng thu hút được sự chú ý ngày càng tăng như là công nghệ được chuộng hơn dành cho những người sử dụng cuối cùng tìm kiếm lượng các bon thấp và ổn định. Khi áp dụng tại một nhà máy của Mỹ, kỹ thuật này cho kết quả được thể hiện ở hình dưới đây:
Có một điểm đáng quan tâm là sự biến đổi của LoI trong ví dụ trên tương tự như sự biến đổi quan sát được tại Phả Lại 2.
Tại Anh quốc, kỹ thuật này được ứng dụng trong một nhà máy điện 2400 MW để giảm LoI từ mức 13% trung bình đầu Phế thải các bon cao từ các quy trình công nghệ chứa tới 40% các bon và được đốt lại trong nhà máy điện.
b. Tách bằng không khí
Phương pháp này liên quan đến việc sử dụng lực ly tâm, lực hấp dẫn, lực quán tính và sức động lực để tách các hạt có tỉ trọng khác nhau. Đây là kỹ thuật xử lý tro thông thường có thể ứng dụng và phần lớn được sử dụng để chuẩn bị tro bay cho việc phân cấp độ mịn. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng trong việc tách các bon.
c. Công nghệ tuyển nổi các bon
Phương pháp này được sử dụng tại Phả Lại để xử lý tro từ các bể chứa của nhà máy điện. Các bể chứa này bao gồm hỗn hợp tro đáy lò, tro bay và cát phá (nước mặn), phần lớn từ Phả Lại 1 và một phần từ Phả Lại 2. Kỹ thuật này liên quan đến hoá chất tuyển nổi (có thể là crê-ô-xốt tại Phả Lại) và dường như hoạt động tốt, đạt được lượng LoI giảm xấp xỉ 10%. Mặc dù vậy, lượng xử lý nhỏ, khoảng 700tấn/tháng.
d. Công nghệ đốt lớp đệm tạo tầng sôi
Dưới lớp đệm, lò đốt được sử dụng để tăng nhiệt độ của lớp đệm tạo tầng sôi của tro bay hàm lượng các bon cao đến nhiệt độ tự đốt. Quá trình này sau đó tự duy trì.
Về nguyên tắc, quá trình này tương tự như tại lò kiểu tầng sôi khói hồi lưu (CFB). Các lò CFB sẽ được sử dụng với số lượng đáng kể tại Việt Nam khi than nâu được chuẩn bị sẵn sàng để đốt trong giai đoạn tiếp theo trong sự phát triển các nhà máy điện. Khi tính toán áp dụng kỹ thuật này cần tính đến lợi ích kinh tế, vì nó không hấp dẫn về mặt thương mại.
e. Lựa chọn dẫy ESP
Việc lựa chọn tro bay diễn ra trong các dẫy ESP khác nhau. Độ mịn tăng và thông thường, các bon giảm khi đi qua ESP.
Trong tình huống nơi lượng LoI ban đầu thấp, phương pháp này sử dụng để chọn độ mịn. Dường như đây không phải là phương pháp phù hợp cho việc khử các bon trong các nhà máy, trừ khi trước tiên các bon được giảm xuống mức của ASTM qua việc kiểm soát vận hành và nhiên liệu đốt.
Có các phương pháp điện thế khác trong quá trình xử lý loại bỏ các bon bao gồm tách lệch từ và đốt vi sóng. Tuy nhiên, đây không phải là các phương pháp hấp dẫn về mặt thương mại.
Trên cơ sở các nghiên cứu trên, có vẻ như phương pháp tách tĩnh điện là một lựa chọn hấp dẫn trong khi cân nhắc ban đầu.
_______________
Tài liệu tham khảo:
+ Fly Ash Investigations - Malcolm Dunstan & Associates, UK
+ Tạp chí Nghiên cứu và Phát triển Vật liệu xây dựng số 1+2/tháng 6/2010
+ AAC Plant - KBT 1350 - HESS AAC SYSTEMS
ximang.vn * (Nguồn: Tạp chí Thông tin KHCN-Vicem)
