Danh mục đầu đốt Oilon.

“Oilon đã tiến hành đánh giá tính bền vững của các sản phẩm đầu đốt một cách toàn diện. Điểm khởi đầu chính là tiêu chuẩn phân loại của EU, nơi đặt ra các yêu cầu cho các khoản đầu tư hỗ trợ phát triển bền vững. Kết quả rất ấn tượng: có đến 92% sản phẩm đầu đốt của công ty đáp ứng các tiêu chuẩn.”

Xem toàn bộ danh mục đầu đốt Oilon tại đây.

Một trong những mục tiêu quan trọng của Oilon là trở thành nhà sản xuất hàng đầu về công nghệ đốt sạch. Công ty phân bổ hơn 6% doanh thu cho phát triển sản phẩm. Trong những năm gần đây, Oilon đã đầu tư mạnh vào công nghệ bơm nhiệt. Tuy nhiên, các sản phẩm đốt sạch vẫn đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động kinh doanh của Oilon.

“Trong tương lai, phần lớn quá trình đốt cháy sẽ được thay thế bằng công nghệ sử dụng điện, chẳng hạn như bơm nhiệt và nồi hơi điện. Điều này đặc biệt đúng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp,” Giám đốc Công nghệ của Oilon Group, Joonas Kattelus chia sẻ. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều ứng dụng cần đến quá trình đốt cháy. Ví dụ, trên tàu và máy bay, nhiên liệu là một cách hiệu quả để dự trữ năng lượng, đồng thời có thể sử dụng để cân bằng cung – cầu nhiệt. Trong các ứng dụng như vậy, việc thay thế hoàn toàn nhiên liệu bằng pin là không hợp lý. Tương tự, các ứng dụng quy trình và công nghiệp sẽ tiếp tục yêu cầu nhiệt độ đầu ra cao mà chỉ có công nghệ đốt cháy mới có thể cung cấp trong một thời gian dài trong tương lai.

Nhiên liệu là yếu tố lớn nhất

Về cơ bản, nhiên liệu hóa thạch khí tạo ra lượng khí thải thấp hơn nhiên liệu hóa thạch lỏng. Khi đốt, dầu nhiên liệu không chỉ thải ra CO2 mà còn cả lưu huỳnh dioxit (SO2), nitơ oxit (NOx) và các loại khí thải dạng hạt khác, chẳng hạn như muội than. So với dầu, khí tự nhiên cháy rất sạch, không thải ra lưu huỳnh dioxit (SO2) và muội than.

Ông Joonas Kattelus, Giám đốc Công nghệ của tập đoàn Oilon.

Theo Ông Kattelus, phần lớn danh mục sản phẩm của công ty được công nhận bền vững, bao gồm mọi sản phẩm đốt nhiên liệu, đầu đốt khí tự nhiên truyền thống và loại NOx thấp, kể cả các đầu đốt mồi và đầu đốt hỗ trợ cho các cơ sở đốt chất thải và các nhà máy sử dụng nhiên liệu sinh học.

“Sự phân loại này dựa trên giả định rằng nếu thay thế đốt than bằng khí tự nhiên ở Trung Quốc, chúng ta sẽ có mức giảm sâu liên tục về lượng khí thải NOx, bụi mịn và khí CO.” Ông Kattelus ước tính rằng đốt than tạo ra lượng CO2 nhiều gấp đôi so với đốt khí tự nhiên.

Tuy nhiên, giống như bất kỳ nhiên liệu hóa thạch nào, việc đốt khí tự nhiên cũng tạo ra khí thải CO2, làm gia tăng hiệu ứng nhà kính. Theo ông Kattelus, Oilon đã tìm cách giảm được các loại khí thải khác xuống mức thấp đến mức quá trình đốt cực kỳ sạch.

Cuộc chiến tranh của Nga ở Ukraine đã thay đổi đáng kể bối cảnh năng lượng toàn cầu. Sự thay đổi này cho thấy cần bỏ dần khí tự nhiên như một nguồn năng lượng. Ý tưởng này càng được củng cố bởi thực tế là nhiên liệu tái tạo có lượng khí thải CO2 thấp hơn nhiên liệu hóa thạch.

Ông Kattelus cho biết: “Hiện tại, chính phủ trên toàn thế giới đặc biệt quan tâm đến hydro. Hydro có thể được sản xuất thông qua điện phân nguồn điện tái tạo bền vững, chẳng hạn như năng lượng gió. Trong ứng dụng này, nó đóng vai trò như một dạng dự trữ năng lượng”.

Từ góc nhìn của việc đốt thì hydro là nhiên liệu sạch, vì sản phẩm đốt cháy của nó là nước. Tuy nhiên, hydro cháy rất mạnh và với ngọn lửa nóng. Ngọn lửa càng nóng, càng có nhiều oxit nitơ hoặc các hợp chất NOx có hại hình thành. Trong các đầu đốt Oilon ACE, khí thải NOx được giảm thiểu bằng cách chia tầng không khí và nhiên liệu, tạo ra ngọn lửa rộng và mát lạnh hơn. Thêm vào đó, khí thải được tạo ra trong quá trình đốt cháy được dẫn ngược lại bên trong nồi hơi, làm nguội ngọn lửa hơn nữa.

Tuy nhiên, Hydro không phải là một giải pháp hoàn hảo. Cơ sở hạ tầng hiện tại không phù hợp cho việc lưu trữ và vận chuyển hydro nếu không mở rộng các trang bị, và hydro đòi hỏi an toàn nghiêm ngặt. Một giải pháp thay thế cho hydro sạch là metan tổng hợp tạo ra từ hydro. Metan có các đặc tính gần giống hệt như khí tự nhiên, cho phép sử dụng trực tiếp trong các hệ thống hiện tại. Hydro cũng có thể được sử dụng để sản xuất amoniac, hoàn toàn không có khí thải CO2. Amoniac không hẳn là không có vấn đề: nó độc hại và có lượng khí thải NOx cao.

Ông Kattelus chia sẻ: “Các nhà vận hành khu vực Viễn Đông dường như đặc biệt quan tâm đến amoniac. Nhật Bản và Hàn Quốc đang nghiên cứu các giải pháp mới.” Trong các nhà máy than lớn, amoniac được coi là nhiên liệu của tương lai, và nhiều nhà sản xuất nồi hơi đã hỏi rằng liệu nồi hơi của họ có thể chuyển đổi để sử dụng được amoniac hay không.

Việc áp dụng nhiên liệu tái tạo đòi hỏi các khoản đầu tư. Theo ôngTapio Murtonen, Giám đốc Kinh doanh của Oilon, nếu muốn sử dụng một loại nhiên liệu khác trong đầu đốt công nghiệp Oilon, thường cần một đầu đốt mới. Trong các đầu đốt tại nhà máy điện và nhà máy quy trình, chỉ nâng cấp khi cần.

Ông Murtonen mô tả: “Trong dự án nâng cấp thông thường, chúng tôi sẽ lắp đặt các ống nhiên liệu, van và thực hiện một số hiệu chỉnh đối với hệ thống tự động hóa”

Đạt được kinh tế tuần hoàn và bảo vệ môi trường

Trong hoạt động công nghiệp, phần lớn các dòng chảy phụ thường bị bỏ đi. Trước đây, việc loại bỏ các loại nhiên liệu từ quy trình phức tạp thường thông qua việc đốt. Tuy nhiên hiện tại điều này không còn phù hợp, vì sự quan tâm đến nhiên liệu thay thế và tận dụng năng lượng khí thải đã tăng lên do các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt và chi phí năng lượng tăng cao.

Ông Murtonen cho rằng: “Ban đầu, khí được thải ra khí quyển, sau đó sự đốt đã ra đời, giúp mức khí thải giảm xuống nhưng vẫn mất năng lượng. Trong các giải pháp hiện đại, khí được đốt trong nồi hơi, cho phép công ty thu hồi năng lượng có trong khí.”

Càng nhiều dòng chảy phụ trong quy trình công nghiệp được khai thác, nguồn nhiên liệu sẵn có càng đa dạng. Ngày nay, Oilon đã cung cấp đầu đốt cho nhiều loại nhiên liệu phức tạp khác nhau, chẳng hạn như khí lò cao và khí lò cốc tạo ra từ sản xuất thép. Ngoài ra, công ty có nhiều thập kỷ kinh nghiệm về khí từ nhà máy lọc dầu và ngành công nghiệp quy trình.

“Nhiên liệu sản xuất như một sản phẩm phụ không phải lúc nào cũng đồng nhất, áp suất đầu vào có thể biến động. Chúng tôi cần thiết kế thiết bị có thể kiểm soát biến động đó. Điều này đòi hỏi nhiều loại cảm biến, bộ điều chỉnh và các giải pháp tự động hóa riêng” ông Kattelus cho biết.

Theo ông Kattelus, dầu pyrolytic gần đây bắt đầu thu hút nhiều sự quan tâm. Kể từ sau những năm 2000, chúng được cho là khá khó khăn để sử dụng làm nhiên liệu. Là một chất axit, dầu pyrolytic sẽ làm ăn mòn các thành phần, và tính chất của chúng có thể thay đổi đột ngột, làm tắc nghẽn các ống nhiên liệu. Một số dấu hiệu cho thấy các loại dầu pyrolytic mới nhất có đặc tính tốt hơn, dù giá trị pH vẫn thấp, nên các thiết bị tiếp xúc vẫn phải được làm bằng thép chống axit.

Đầu đốt Oilon cũng được sử dụng trong các lò hơi tầng sôi như các đầu đốt mồi và đầu đốt hỗ trợ. Những lò hơi này dùng để đốt nhiên liệu sinh học và sản xuất năng lượng từ rác thải đô thị còn lại sau khi tái chế và tái sử dụng.

“Các lò hơi tầng sôi, thường được sử dụng để đốt dăm gỗ và các nhiên liệu sinh học liên quan, được công nhận bền vững. Lò hơi đầu tiên được làm nóng đến 850 °C bằng các đầu đốt mồi và đầu đốt hỗ trợ, sau đó đưa sinh khối hoặc rác thải đô thị vào lò,” ông Murtonen nói.

Đối với nhiều loại chất thải độc hại, đốt là lựa chọn xử lý phù hợp nhất. Trong các cơ sở quản lý chất thải độc hại, khí và chất lỏng được đốt bằng các đầu đốt đặc biệt. Một phần chất thải được đưa qua các đầu đốt vào lò hơi, tại đây được đốt một cách an toàn. Bằng cách này có thể ngăn các chất thải độc hại gây hại cho khí quyển, nguồn nước và đất đai.

Tám phần trăm còn lại – Cơ hội hay mối nguy?

Oilon vẫn sản xuất các đầu đốt chưa đáp ứng các tiêu chí phát triển bền vững. Tám phần trăm còn lại của danh mục sản phẩm bao gồm các đầu đốt nhiên liệu dầu nặng và dầu nhẹ, chủ yếu được sử dụng cho ngành hàng hải.

“Các đầu đốt chỉ sử dụng dầu làm nhiên liệu chiếm một phần tương đối nhỏ. Phần lớn, các sản phẩm là đầu đốt khí và đầu đốt khí/dầu nhiên liệu nhẹ,” ông Murtonen cho biết. Về lâu dài, ông Murtonen tin rằng tỷ lệ đầu đốt dầu sẽ giảm nhiều hơn, khi các quy định hàng hải ngày càng khắt khe qua mỗi năm. Khi thảo luận về các nhiên liệu tương lai trong ngành hàng hải, ba ứng cử viên nổi bật đó là: amoniac, metan tổng hợp và metanol tổng hợp.

“Ngành hàng hải đang tìm kiếm các giải pháp mới. Chúng tôi cũng đang thực hiện một số dự án metanol. Chúng tôi đã bắt đầu thảo luận với các tổ chức phân loại, tìm hiểu loại thiết bị và hệ thống an toàn được yêu cầu trong tương lai. Ngoài ra, chúng tôi cũng bắt đầu các sáng kiến phát triển với một số khách hàng,” ông Murtonen nói.

“Metanol là một lựa chọn phổ biến,” ông Kattelus xác nhận. “Đó là nhiên liệu tái tạo tốt: là nhiên liệu lỏng không phải nén áp, giúp đơn giản hóa việc vận chuyển. Trong nhiều khía cạnh, metanol tương tự như dầu nhiên liệu nhẹ, đồng nghĩa với việc nó có thể dùng công nghệ hiện tại của chúng tôi mà ít phải sửa đổi.”

Metanol là một dòng phụ của ngành công nghiệp rừng và là sản phẩm phụ từ việc sản xuất biodiesel, có thể được sản xuất từ sinh khối, hydro và các nguồn hóa thạch. Bất kể từ nguồn nào, metanol đều có lượng khí thải thấp hơn đáng kể so với các nhiên liệu hóa thạch truyền thống.

Trong các ứng dụng trên đất liền, biodiesel đã chứng minh là giải pháp thay thế tuyệt vời cho các loại dầu nhiên liệu truyền thống. Theo ông Kattelus, các đặc tính của biodiesel Neste My của Phần Lan gần giống với dầu nhiên liệu truyền thống đến mức có thể sử dụng cho công nghệ hiện nay, đồng thời giảm mức phát thải của nhà máy. Với các đầu đốt Oilon, thường chỉ cần thay thế đầu dò ngọn lửa để toàn bộ các đầu đốt tương thích với biodiesel.

Những đầu đốt tốt nhất trên thế giới được sản xuất cho các điều kiện thực tế

Oilon sử dụng mô phỏng động lực học chất lỏng (mô phỏng CFD) như một phần của quá trình phát triển sản phẩm. Các chuyên gia của công ty tạo ra các nguyên mẫu kỹ thuật số và mô phỏng hoạt động của đầu đốt trước khi xây dựng nguyên mẫu vật lý.

Các giới hạn khí thải ngày càng nghiêm ngặt đòi hỏi thiết kế cẩn trọng và thử nghiệm rộng rãi. Với mô phỏng CFD, Oilon có thể mô phỏng hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm hình dạng đầu đốt khác nhau trước khi tạo ra nguyên mẫu đầu tiên.

Antti Hämälainen và đầu đốt Oilon ACE.

Antti Hämäläinen làm việc với vai trò là nhà phát triển sản phẩm tại Oilon. Một trong những công việc chính của ông là thử nghiệm các sản phẩm đầu đốt Oilon ACE.

“Chúng tôi thực hiện vô số thay đổi đối với nguyên mẫu. Hiếm khi đầu đốt hoàn toàn sẵn sàng sau mô phỏng CFD,” ông Hämäläinen nói. “Khi thử nghiệm sản phẩm, mục tiêu là đưa các điều kiện gần sát với điều kiện tại nhà máy của khách hàng. Chúng tôi có rất nhiều lò hơi khác nhau, và luôn chọn loại gần giống nhất với lò hơi của khách hàng đang sử dụng.”

Các nhà phát triển sản phẩm lắp các đường nhiên liệu đến đầu đốt và xây dựng hệ thống tự động hóa theo yêu cầu. Nhiệt độ không khí, độ ẩm và áp suất đều ảnh hưởng đến quá trình đốt. Còn nhiều yếu tố khác, một vài trong số đó không thể lường trước được. Điều này khiến phản hồi tại hiện trường trở nên vô cùng quý giá.

“Tình hình tại khu vực của khách hàng có thể thay đổi rất nhanh,” ông Hämäläinen nói. “Tại Oilon, chúng tôi có thể xử lý hầu hết, nhưng nhân viên tại hiện trường thì không có hộp công cụ để điều chỉnh những chi tiết nhỏ. Điều này lý giải tại sao chúng tôi thử nghiệm thiết lập trong nhiều lò, để đảm bảo sản phẩm hoàn tất. Mục tiêu là chỉ cần gắn thiết bị vào lò hơi và nhấn nút khởi động. Nếu có vấn đề, chúng tôi sẽ tái tạo điều kiện tương tự tại phòng thí nghiệm và khắc phục sự cố thông qua thử nghiệm.”

Địa điểm lắp đặt và nhu cầu của khách hàng rất đa dạng, đã có một số sự cố bất ngờ trong suốt nhiều thập kỷ. Kỹ sư cơ khí Jarmo Haverinen nhớ lại các vấn đề gây ra bởi phương thức vận chuyển bất thường. Trong một trường hợp, các đầu đốt được gắn vào lò hơi tại nhà máy của khách hàng. Tổ hợp đầu đốt-lò hơi được đưa đến địa điểm lắp đặt bằng xe tải, và một số đầu đốt bị hư hại trong quá trình vận chuyển. Khi vấn đề xảy ra, khách hàng được tư vấn về cách hỗ trợ cố định các đầu đốt, tránh hư hỏng các mặt bích.

Các vấn đề đánh lửa là một chủ đề khác mà Oilon thu thập được từ dữ liệu tại hiện trường. Kinh nghiệm thực tế cho thấy việc thử nghiệm kỹ lưỡng là rất cần thiết. Khi một loại biến áp đánh lửa bị ngừng sản xuất, công ty phải tìm một thiết bị thay thế càng nhanh càng tốt. Tại địa điểm của khách hàng, rõ ràng là linh kiện mới có dòng điện đánh lửa yếu hơn, gây ra vấn đề với các dây cáp đánh lửa dài. Sự cố đã được khắc phục và Oilon đã học được một bài học quý giá.

“Chúng tôi thực hiện rất nhiều thử nghiệm tại phòng thí nghiệm để thiết bị hoàn tất và sẵn sàng sử dụng. Chúng tôi thử nghiệm rất nhiều và vận hành máy trong tất cả các tổ hợp có thể. Sản phẩm cuối cùng trông hoàn toàn khác so với nguyên mẫu ban đầu. Đó chính là ý nghĩa của phát triển sản phẩm,” ông Hämäläinen kết luận.

Sản phẩm tiêu chuẩn đảm bảo tính khả dụng

Ông Murtonen đồng ý rằng đảm bảo sản phẩm sẵn sàng đưa vào sử dụng là cần thiết. Mặc dù hiệu suất và mức phát thải là ưu tiên, độ tin cậy mới là nền tảng.

“Các đầu đốt phải đáng tin cậy, nghĩa là chúng phải mạnh mẽ và sẵn sàng sử dụng mọi lúc. Nói một cách ngắn gọn, các đầu đốt cần có tính khả dụng cao,” ông Murtonen nói. Một yếu tố quan trọng khác là phạm vi công suất của đầu đốt. Ví dụ như các lò hơi hơi nước yêu cầu tỷ lệ điều chỉnh rộng.

Địa điểm lắp đặt và ứng dụng rất đa dạng. Đầu đốt sử dụng trong môi trường hàng hải và những đầu đốt sử dụng nhiên liệu ăn mòn cần có sự chống ăn mòn. May mắn thay, khách hàng có thể dự đoán nhu cầu tương lai, điều rất quan trọng, ông Murtonen nói, vì một đầu đốt thường có tuổi thọ khoảng 25 năm.

Nguồn khí tự nhiên giảm ở châu Âu hình thành nhu cầu mạnh mẽ về các đầu đốt nhiên liệu kép và các giải pháp đầu đốt thay thế khác. Ngày càng nhiều hơn các khách hàng chọn sản phẩm có mức phát thải thấp, và dầu không còn được xem là giải pháp bền vững.

“Điều làm chúng tôi khác biệt so với đối thủ cạnh tranh là chúng tôi đạt mức khí thải thấp nhất trên thế giới, với hiệu suất tốt và lượng oxy dư thấp,” ông Murtonen nói.

Ví dụ, các đầu đốt Ultra Low NOx dựa trên công nghệ pha trộn trước có thể đạt được mức khí thải thấp hơn 2,5 ppm (5 mg/Nm3). Cho dù có hiệu suất cao, các đầu đốt này đều dễ bảo trì và lắp đặt. Phần lớn công nghệ giống với các đầu đốt truyền thống.

Thích ứng giữa công nghệ với các điều kiện khác nhau đòi hỏi sự cân bằng rất nhiều yếu tố. Tuy nhiên, do các sản phẩm được tiêu chuẩn hóa, việc thiết kế một hệ thống sẽ mất ít thời gian, đảm bảo hiệu suất ổn định. Theo ông Murtonen, khách hàng chỉ cần đưa ra các yêu cầu về mức phát thải, đầu đốt phù hợp sẽ được chọn dựa trên thông tin này. Nếu khách hàng cần một đầu đốt Ultra Low NOx, sẽ không cần thêm bất kỳ việc điều chỉnh nào nữa.

“Các nhà máy điện có thể yêu cầu các giải pháp với nhiều đầu đốt. Trong các dự án này, chúng tôi cần xem xét vị trí đầu đốt được đặt trên các tường lò hơi sao cho đạt hiệu suất khí thải tối ưu,” ông Murtonen mô tả. “Đội ngũ chuyên gia của Oilon sẽ xử lý việc này và tìm ra giải pháp bằng cách chọn các đầu đốt và tự động hóa cần thiết. Sau đó, việc giao hàng diễn ra như bình thường.”

Lựa chọn sản phẩm của Oilon thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn. Các đầu đốt của Oilon có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng sạch và khai thác các dòng phụ. Các bơm nhiệt công nghiệp của Oilon, ngược lại, cho phép họ sử dụng nhiệt tạo ra hiệu quả hơn và tận dụng nguồn năng lượng vốn sẽ bị bốc hơi vào khí quyển.

Trong tương lai, nhiều nguồn năng lượng dựa trên điện sẽ được sử dụng nhiều hơn, làm giảm tỷ lệ công nghệ đốt. Đồng thời, với các tiêu chuẩn khí thải ngày càng chặt chẽ và các nhiên liệu sạch có sẵn ngày càng đa dạng, nhu cầu về các giải pháp đốt thân thiện môi tường sẽ ngày càng tăng. Các giải pháp đầu đốt bền vững và các hệ thống dựa trên năng lượng tái tạo bổ sung và hỗ trợ lẫn nhau.