Chất thải sinh khối là gì? Tận dụng làm nhiên liệu cho lò hơi

Chất thải sinh khối đang trở thành nguồn nhiên liệu xanh giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và giảm khí thải. Vậy chất thải sinh khối là gì, có những loại nào và làm sao tận dụng hiệu quả trong lò hơi công nghiệp? Bài viết dưới đây, GreenBoiler sẽ giúp bạn hiểu chi tiết, từ đặc điểm, ưu - nhược điểm cho đến công nghệ đốt sinh khối hiện nay.

1. Chất thải sinh khối là gì?

Chất thải sinh khối (Biomass waste) là các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật hoặc động vật, phát sinh trong nông nghiệp, lâm nghiệp, chế biến thực phẩm hoặc chăn nuôi. Các loại chất thải này có khả năng cháy và tạo nhiệt tốt nên được thu gom, xử lý để sử dụng làm nhiên liệu thay thế trong nhiều hệ thống công nghiệp, đặc biệt là lò hơi - nồi hơi.

Tìm hiểu về chất thải sinh khối là gì?

Một số nguồn sinh khối phổ biến:

• Rơm rạ, trấu, vỏ hạt điều, vỏ cà phê
• Mùn cưa, dăm gỗ, gỗ vụn
• Phế thải từ chế biến nông sản
• Phân động vật đã qua xử lý (biogas - khí sinh học)

2. Đặc điểm của chất thải sinh khối khi đốt trong lò hơi

Chất thải sinh khối có đặc điểm nhiên liệu khác biệt so với than hoặc dầu, trong đó đáng chú ý:

• Nhiệt trị trung bình: dao động từ 3.000 - 4.500 kcal/kg tùy loại.
• Độ ẩm cao: ảnh hưởng đến hiệu suất cháy và tiêu hao nhiên liệu.
• Độ tro thấp: giảm bám cặn và hạn chế tổn thất trong buồng đốt.
• Phát thải sạch hơn: lượng SOx, NOx thấp hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch.

Nhờ các đặc tính này, biomass trở thành lựa chọn tối ưu cho doanh nghiệp muốn giảm chi phí, tuân thủ quy chuẩn môi trường.

Đặc điểm của chất thải sinh khối khi đốt trong lò hơi

3. Các loại chất thải sinh khối phổ biến dùng làm nhiên liệu lò hơi

Trong công nghiệp, nguồn sinh khối rất đa dạng và mỗi loại sẽ phù hợp với từng kiểu lò hơi khác nhau. Dưới đây là những nhóm nhiên liệu sinh khối được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.

Các loại chất thải sinh khối phổ biến dùng làm nhiên liệu lò hơi

3.1. Trấu - vỏ trấu

Trấu là phụ phẩm đặc trưng của ngành lúa gạo - một lĩnh vực có sản lượng lớn và ổn định tại Việt Nam. Nhờ đó, nguồn trấu luôn dồi dào và dễ thu gom.

• Khả năng cháy tốt, tạo nhiệt đều và ổn định trong buồng đốt.
• Tro silic sau khi đốt có thể tái sử dụng trong các ngành xây dựng, sản xuất vật liệu.

3.2. Mùn cưa - dăm bào - gỗ vụn

Đây là nhóm phụ phẩm đến từ ngành chế biến gỗ và sản xuất nội thất. So với các loại biomass khác, mùn cưa và dăm bào có tính linh hoạt cao.

• Có thể ép thành viên nén (wood pellet) để tăng nhiệt trị, giảm độ ẩm và dễ vận chuyển.
• Rất phù hợp cho các hệ thống lò hơi công suất trung bình đến lớn nhờ khả năng cháy ổn định và ít tạp chất.

3.3. Vỏ cà phê - vỏ hạt điều - phụ phẩm nông sản

Các ngành chế biến nông sản tạo ra lượng phụ phẩm lớn, giá thành thấp và dễ thu gom.

• Độ tro thấp, hạn chế bám cặn, giúp tăng tuổi thọ dàn ống lò hơi.
• Đặc biệt thích hợp cho lò hơi tầng sôi (CFB, BFB), nơi có khả năng đốt cháy triệt để biomass dạng nhẹ.

3.4. Khí sinh học (Biogas)

Biogas là nhiên liệu được tạo ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ như phân động vật hoặc chất thải chăn nuôi.

• Là nguồn nhiên liệu sạch, hầu như không tạo tro.
• Rất phù hợp cho các hệ thống đốt biogas chuyên dụng, mang lại hiệu suất cao và lượng khí thải thấp.

Khí sinh học (Biogas)

4. Ưu điểm khi tận dụng chất thải sinh khối làm nhiên liệu lò hơi

Việc chuyển đổi sang nhiên liệu tái tạo mang lại nhiều lợi ích kinh tế - môi trường:

• Tiết kiệm chi phí nhiên liệu 20-40%: Biomass có giá rẻ hơn than đá và dầu FO. Một số loại thậm chí là phế phẩm nên chi phí gần như bằng 0 (chỉ tốn chi phí thu gom).
• Giảm phát thải CO₂ và đáp ứng tiêu chuẩn môi trường:
  • Sinh khối là nhiên liệu carbon trung tính.
  • Lượng khí thải độc hại thấp hơn nhiên liệu hóa thạch.
  • Dễ dàng đáp ứng quy chuẩn khí thải QCVN 19:2023.
• Tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp - giảm ô nhiễm: Thay vì đốt ngoài đồng gây ô nhiễm không khí, doanh nghiệp có thể thu gom và đốt trong lò hơi hiệu suất cao.
• An toàn, ít rủi ro cháy nổ: Sinh khối dạng rắn ít nguy hiểm hơn dầu và khí hóa lỏng.

Ưu điểm khi tận dụng chất thải sinh khối làm nhiên liệu lò hơi

>>> Xem thêm: Lò hơi đốt Biomass (sinh khối) giải pháp tối ưu chi phí sản xuất

5. Hạn chế khi sử dụng chất thải sinh khối

Mặc dù sinh khối là nguồn nhiên liệu xanh đầy tiềm năng, trong thực tế vận hành lò hơi, doanh nghiệp vẫn cần lưu ý một số hạn chế đặc thù. Việc hiểu rõ những yếu điểm này sẽ giúp tối ưu hệ thống đốt và tránh phát sinh chi phí không cần thiết.

Độ ẩm cao khiến hiệu suất cháy giảm

Phần lớn sinh khối có độ ẩm tự nhiên khá cao, đặc biệt là mùn cưa, vỏ cây hoặc phụ phẩm nông nghiệp. Nhiệt lượng của lò hơi phải dành một phần để làm bay hơi nước, dẫn đến:

• Tiêu hao nhiên liệu tăng
• Nhiệt độ buồng đốt giảm
• Khó duy trì áp suất hơi ổn định

Do đó, việc sấy hoặc phơi khô nhiên liệu trước khi đốt là bắt buộc.

Khối lượng riêng thấp - yêu cầu kho chứa lớn

Biomass dạng rời thường nhẹ và chiếm nhiều thể tích hơn so với than đá hay viên nén. Điều này gây ra:

• Tốn diện tích lưu trữ
• Tăng chi phí vận chuyển
• Cần đầu tư hệ thống cấp liệu chuyên dụng để tránh tắc nghẽn

Chất lượng không đồng nhất

Sinh khối phụ thuộc vào mùa vụ, vùng trồng và cách thu gom, vì vậy nhiệt trị và độ ẩm không ổn định. Sự biến thiên này khiến:

• Khó kiểm soát nhiệt trong buồng đốt
• Lò hơi phải điều chỉnh gió - nhiên liệu liên tục
• Dễ gây dao động áp suất hơi

Yêu cầu lò hơi và buồng đốt phù hợp

Không phải loại lò hơi nào cũng đốt biomass hiệu quả. Một số loại sinh khối yêu cầu:

• Công nghệ tầng sôi (CFB, BFB) để đảm bảo cháy triệt để
• Buồng đốt lớn hơn so với đốt than
• Hệ thống nạp liệu ổn định, chống tắc

Do đó, doanh nghiệp cần lựa chọn đúng công nghệ lò hơi để tránh lãng phí đầu tư.

Một số hạn chế khi sử dụng chất thải sinh khối

6. Lò hơi nào phù hợp để đốt chất thải sinh khối?

Không phải hệ thống lò hơi nào cũng tối ưu khi sử dụng nhiên liệu sinh khối. Đặc tính của biomass - như độ ẩm cao, nhẹ, nhiệt trị không ổn định - đòi hỏi công nghệ buồng đốt phù hợp. Hiện nay, hai dòng lò hơi được đánh giá là hiệu quả nhất khi đốt sinh khối bao gồm lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) và lò hơi ghi tĩnh - ghi xích.

6.1. Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB)

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn là công nghệ tiên tiến với khả năng đốt cháy hầu hết các loại sinh khối khác nhau. Trong buồng đốt tầng sôi, nhiên liệu và vật liệu sôi (cát hoặc đá vôi) được cuốn theo dòng khí tốc độ cao, giúp tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và tối ưu hiệu suất.

Ưu điểm nổi bật:

• Đốt được đa dạng nhiên liệu như trấu, mùn cưa, dăm gỗ, vỏ điều, vỏ cà phê…
• Hiệu suất cao, cháy gần như triệt để, lượng carbon dư còn lại rất thấp.
• Giảm phát thải NOx, SOx nhờ nhiệt độ cháy thấp và khả năng hấp thụ lưu huỳnh trong buồng đốt.

Ứng dụng: Thích hợp cho các nhà máy sử dụng lượng sinh khối lớn và cần hơi ổn định trong thời gian dài như: chế biến gỗ, giấy, thức ăn chăn nuôi, thực phẩm, hóa chất.

6.2. Lò hơi ghi tĩnh - ghi xích

Lò hơi ghi tĩnh và ghi xích là dòng lò truyền thống, có cấu tạo đơn giản nhưng vẫn mang lại hiệu quả đốt sinh khối khá tốt, đặc biệt với những nhiên liệu có kích thước lớn hoặc độ ẩm thấp.

Đặc điểm chính:

• Phù hợp với biomass dạng cục (gỗ vụn lớn, vỏ cây, phụ phẩm kích thước to).
• Hoạt động ổn định khi sử dụng nhiên liệu có độ ẩm thấp.
• Chi phí đầu tư, bảo trì vừa phải, dễ vận hành, dễ thay thế linh kiện.
  
  

Ứng dụng: Phù hợp với các cơ sở sản xuất quy mô vừa, nơi có nguồn sinh khối dạng cục hoặc cần hệ thống đơn giản, ít yêu cầu kỹ thuật cao.

7. Quy trình tận dụng chất thải sinh khối làm nhiên liệu lò hơi

Để biomass đốt hiệu quả, doanh nghiệp cần kiểm soát đúng quy trình:

Bước 1: Thu gom - phân loại

Phân chia theo nguồn: trấu, mùn cưa, vỏ cà phê… để điều chỉnh chế độ cháy phù hợp.

Bước 2: Làm khô nhiên liệu

Đưa độ ẩm về mức 12-18% giúp tăng nhiệt trị và giảm tiêu hao nhiên liệu.

Bước 3: Nghiền - ép viên (nếu cần)

Dùng cho mùn cưa hoặc dăm bào để nâng cao mật độ và dễ vận chuyển.

Bước 4: Cấp liệu vào lò

Sử dụng hệ thống cấp liệu tự động giúp hoạt động ổn định, giảm thất thoát.

Bước 5: Kiểm soát oxy - gió cấp

Giữ lượng O₂ và nhiệt độ trong buồng đốt ổn định để tối ưu hiệu suất.

Sơ đồ quy trình tận dụng chất thải sinh khối làm nhiên liệu lò hơi

8. Lưu ý khi sử dụng chất thải sinh khối cho lò hơi

Để vận hành an toàn và đạt hiệu suất cao, bạn cần lưu ý:

• Chọn loại sinh khối có nguồn cung ổn định.
• Kiểm tra độ ẩm và tạp chất thường xuyên.
• Bảo dưỡng hệ thống cấp liệu và buồng đốt định kỳ.
• Sử dụng lò hơi phù hợp với đặc tính biomass (tầng sôi là ưu tiên).
• Đảm bảo hệ thống xử lý khí thải hoạt động đúng chuẩn.

9. Tương lai của nhiên liệu sinh khối trong công nghiệp

Biomass đang trở thành xu hướng vì:

• Phù hợp với chiến lược Zero Carbon của doanh nghiệp.
• Tận dụng tối đa phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam.
• Giảm phát thải khí nhà kính theo cam kết COP26.

Trong tương lai, nhiều doanh nghiệp sẽ chuyển hoàn toàn từ nhiên liệu hóa thạch sang biomass để tối ưu chi phí và giảm tác động môi trường.

Chất thải sinh khối không chỉ là nguồn phụ phẩm giá rẻ mà còn là nhiên liệu xanh giúp doanh nghiệp vận hành lò hơi hiệu suất cao, giảm 20-40% chi phí và đáp ứng tiêu chuẩn môi trường. Với sự phát triển của công nghệ lò hơi tầng sôi và các giải pháp xử lý hiện đại, sinh khối chắc chắn sẽ trở thành xu hướng năng lượng bền vững trong thời gian tới.

Nếu bạn đang cân nhắc chuyển đổi sang lò hơi sinh khối, hoặc cần tư vấn lựa chọn công nghệ tầng sôi - ghi xích phù hợp với nguồn nhiên liệu hiện có, bạn có thể tham khảo thêm nhiều giải pháp chuyên sâu tại GreenBoiler: https://greenboiler.vn/