Xử lý nước lò hơi- Quy trình xử lý nước cấp lò hơi tiêu chuẩn nhất.

Xử lý nước lò hơi là quá trình loại bỏ các tạp chất và tác nhân gây ô nhiễm trong nước, độ cứng hoặc oxy hoà tan có trong nước nguồn nhằm đảm bảo chất lượng nước đáp ứng yêu cầu của hệ thống lò hơi. Bài viết sau sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn những thành phần chất lượng nước nguồn và quy trình chuẩn nhất để xử lý các thành phần gây hại cho lò hơi có trong nguồn nước cấp.

Chất lượng và thành phần nước thô

Chất lượng nước có thể thay đổi rất nhiều từ vùng này sang vùng khác tùy thuộc vào nguồn nước, khoáng chất của địa phương.

Các tạp chất phổ biến trong thành phần nước thô:

• Chất rắn hòa tan: Đây là những chất sẽ hòa tan trong nước. Những chất chính là cacbonat và sunfat của canxi và magiê, được đóng cặn khi đun nóng. Có các chất rắn hòa tan khác, không tạo cặn. Trên thực tế, bất kỳ loại muối nào tạo cặn trong nồi hơi đều phải được thay đổi về mặt hóa học để chúng tạo ra chất rắn lơ lửng hoặc bùn chứ không phải cặn.
• Chất rắn lơ lửng: Là những chất tồn tại trong nước dưới dạng các hạt lơ lửng. Chúng thường là khoáng chất, hoặc có nguồn gốc hữu cơ. Những chất này nói chung không phải là vấn đề vì chúng có thể được lọc ra.
• Khí hòa tan: O2 và CO2 có thể dễ dàng hòa tan trong nước. Những khí này là tác nhân gây ăn mòn tích cực.
• Chất tạo váng:  Là các tạp chất khoáng tạo bọt hoặc tạo váng. Một ví dụ là soda ở dạng cacbonat, clorua hoặc sunfat.

Hệ thống xử lý nước lò hơi

Các đặc tính của nước

Độ cứng:

Nước được gọi là 'cứng' hoặc 'mềm'. Nước cứng chứa các tạp chất tạo cặn trong khi nước mềm chứa ít hoặc không có. Độ cứng được gây ra bởi sự có mặt của muối khoáng canxi và magiê và chính những khoáng chất này là nguyên nhân của sự hình thành cặn.

Có 2 loại độ cứng phổ biến là độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu

• Độ cứng độ cứng tạm thời: Các muối tan trong nước tạo thành dung dịch kiềm, thường là CaCO3 và MgCO3. Khi tác dụng nhiệt, chúng sẽ phân hủy để giải phóng carbon dioxide và cặn mềm hoặc bùn.
• Độ cứng độ cứng vĩnh cửu: Điều này cũng do sự có mặt của muối canxi và magiê nhưng ở dạng sunfat và clorua. Những chất này kết tủa ra khỏi dung dịch do khả năng hòa tan của chúng giảm khi nhiệt độ tăng và tạo thành cặn cứng, rất khó loại bỏ.

Ngoài ra, sự hiện diện của silica trong nước lò hơi cũng có thể dẫn đến đóng cặn cứng, chúng có thể phản ứng với muối canxi và magie để tạo thành silicat có thể ức chế nghiêm trọng quá trình truyền nhiệt qua các ống lửa và khiến chúng quá nóng.

Tổng độ cứng:

Độ cứng tổng không được phân loại là một loại độ cứng, mà là tổng nồng độ của các ion canxi và magiê có mặt khi cả hai đều được biểu thị bằng CaC03

Muối không đóng cặn:

Các muối không có độ cứng, chẳng hạn như muối natri cũng có mặt, và dễ hòa tan hơn nhiều so với muối canxi hoặc magiê và nhìn chung sẽ không hình thành cặn trên bề mặt lò hơi.

Độ pH:

pH là một giá trị số đại diện cho hàm lượng hydro tiềm ẩn trong nước - là thước đo bản chất axit hoặc kiềm của nước. Nước, H2O, có hai loại ion - ion (H+) và ion (OH-).

Nếu các ion H+ chiếm ưu thế, dung dịch sẽ có tính axit với giá trị pH từ 0 đến 6. Nếu các ion OH- chiếm ưu thế, dung dịch sẽ có tính kiềm, với giá trị pH từ 8 đến 14. Nếu giá trị ion H+ và Oh- bằng nhau, khi đó dung dịch sẽ trung tính, với giá trị pH là 7. Axit và kiềm có tác dụng làm tăng độ dẫn điện của nước cao hơn mẫu trung tính.

Xử lý nước lò hơi

Những tác hại nếu không xử lý nước cấp lò hơi

Nếu nước lò hơi không được xử lý đúng cách và đạt tiêu chuẩn, khi cấp vào sử dụng trong lò hơi sẽ gây ra những tác hại tiêu cực như:

• Đóng cặn bề mặt: Nếu độ cứng có trong nước cấp nếu không được xử lý thì bề mặt truyền nhiệt sẽ bị đóng cặn, làm giảm quá trình truyền nhiệt và hiệu quả - khiến việc vệ sinh nồi hơi thường xuyên là cần thiết. Trong những trường hợp nghiêm trọng, có thể xảy ra các điểm nóng cục bộ, dẫn đến hư hỏng cơ học hoặc thậm chí hỏng ống.
• Ăn mòn thiết bị: Nếu nước chứa các khí hòa tan, đặc biệt là oxy, bề mặt nồi hơi, đường ống và các thiết bị khác có khả năng bị ăn mòn.
• Nếu giá trị pH của nước quá thấp, dung dịch axit sẽ tấn công bề mặt kim loại. Nếu giá trị pH quá cao và nước có tính kiềm, các vấn đề khác như tạo bọt có thể xảy ra.
• Nếu nồng độ NaOH quá cao, lò hơi dễ bị ăn mòn dẫn đến giòn và nứt.

Nếu các tạp chất không được xử lý đúng cách, nước lò hơi có thể chuyển vào hệ thống hơi nước và có thể dẫn đến các sự cố ở những nơi khác trong hệ thống hơi nước như:

• Sự nhiễm bẩn bề mặt của van điều khiển: Điều này sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của chúng và giảm công suất của chúng.
• Ô nhiễm bề mặt truyền nhiệt của lò hơi: Điều này sẽ làm tăng khả năng chịu nhiệt và giảm hiệu quả truyền nhiệt.
• Hạn chế các lỗ của bẫy hơi: Điều này sẽ làm giảm công suất của bẫy hơi, và sẽ làm giảm sản lượng hơi.

Cáu cặn lò hơi

Quy trình xử lý nước cấp lò hơi tiêu chuẩn

Để tránh những tác động tiêu cực mà nước cấp lò hơi gây ra thì cần có một quy trình xử lý nước khoa học, đảm bảo nước trước khi cấp vào lò hơi đạt tiêu chuẩn nhất. Các quy trình xử lý nước có thể kể đến như:

• Thẩm thấu ngược - Một quá trình trong đó nước tinh khiết bị ép qua màng bán thấm để lại dung dịch tạp chất đậm đặc, bị loại bỏ để thải ra ngoài.
• Làm mềm bằng vôi/sôđa - Với quá trình làm mềm vôi, vôi ngậm nước (canxi hydroxit) phản ứng với canxi và magie bicacbonat để tạo thành bùn có thể tách rời. Điều này làm giảm độ cứng tạm thời. Vôi/soda (soda tro) làm mềm làm giảm độ cứng vĩnh cửu bằng phản ứng hóa học.
• Trao đổi ion - Cho đến nay là phương pháp xử lý nước được sử dụng rộng rãi nhất cho lò hơi sản xuất hơi nước bão hòa. Phương pháp này sẽ tập trung vào các quy trình xử lý nước sau: Trao đổi bazơ, Xử lý kiềm hóa và Khử khoáng.

Sau đây, Lò hơi Bách Khoa sẽ chia sẽ quy trình xử lý nước cấp lò hơi tiêu chuẩn nhất và phổ biến nhất – phương pháp trao đổi Ion.

Lọc cơ học: Loại bỏ các hạt bẩn, cặn bẩn và tạp chất lớn bằng cách sử dụng các bộ lọc, bình lắng và bộ tách.

Làm mềm nước: Để khử độ cứng của nước, sử dụng muối ăn Natri clorua 6-8% vào trong nước nguồn để có phản ứng hóa học tạo ra CaCl2, MaCl2. Đồng nghĩa với việc ion Na+ thay thế cho Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước.

Nâng pH: dùng NaOH để kiềm hóa nước mềm cấp cho lò hơi, tăng độ pH của nước lên mức tiêu chuẩn.

Khử oxy hoà tan: sử dụng bình khử khí để khử oxy hòa tan ở cả nguồn nước cấp lẫn nước ngưng tụ.

Tất cả những bước xử lý trên được tích hợp trong bộ xử lý nước lò hơi, trong đó thiết bị chính là bộ làm mềm nước cấp lò hơi.

Quá trình xử lý nước cấp lò hơi nhằm duy trì chất lượng nước tốt, ngăn ngừa sự hình thành cặn bẩn, ăn mòn và sự hư hỏng của lò hơi. Nó cũng giúp tăng hiệu suất và tuổi thọ của lò hơi, đồng thời giảm thiểu sự cố và thời gian bảo trì.

Muốn xử lý nước lò hơi một cách tốt nhất, người sử dụng cần hiểu rõ thành phần có trong nguồn nước cấp của mình để có phương án xử lý hiệu quả nhất. Nếu muốn tìm hiểu thêm thông tin về việc xử lý nước cho lò hơi, hãy liên hệ với Lò hơi Bách Khoa để được hướng dẫn chi tiết.