Yêu cầu về chất lượng hơi nước sử dụng cho nồi hơi

Nhu cầu về hơi nước hiện nay được sử dụng đa dạng trong công nghiệp cũng như các nghành về sấy trong nông lâm như nghiệp ở nước ta. Chất lượng nước đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra hơi nước sạch phục vụ sản xuất công nghiệp cũng như đảm bảo cho lò hơi vận hành an toàn và hiệu quả.

Hơi nước

Hơi nước được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp kỹ thuật vì hơi nước có những tính chất ưu việt nổi bật so với nhưng khí và môi chất khác. Hơi nước có ở khắp mọi nơi, rẻ tiền, không độc và có đầy đủ mọi tính chất nhiệt động cần thiết đối với vai trò của một môi chất trong thiết bị nhiệt. Trong các thiết bị nhiệt, hơi nước thường được sử dụng ở điều kiện áp suất cao, nhiệt độ tương đối thấp nên tính chất của nó khác hẳn với tính chất của khí lý tưởng. Có nghĩa hơi nước được coi như là khí thực.

Chất lượng hơi nước

Chất lượng hơi nước đóng vai trò quan trọng để duy trì ổn định nguồn nhiệt trong quá trình sản xuất. Đồng thời, chất lượng hơi nước cũng bảo đảm hệ thống sử dụng hơi nước được vận hành thuận lợi và hiệu quả kinh tế. Nhà sản xuất hơi nước và đơn vị sử dụng cần thường xuyên kiểm tra các tiêu chí để xác định chất lượng hơi nước phục vụ cho sản xuất.

Chất lượng hơi nước được quyết định bởi 05 yếu tố sau:

  • Lưu lượng hơi cần thiết.
  • Nhiệt độ và áp suất hơi yêu cầu.
  • Hơi nước không chứa không khí và các khí không tan.
  • Độ sạch của hơi nước
  • Độ khô của hơi nước

Nguyên lý hệ thống xử lý nước cấp cho lò hơi công nghiệp

Lưu lượng hơi cần thiết.

Hơi nước có mặt trong hệ thống nhiệt của nhà máy phải đáp ứng đủ nhu cầu nhiệt mà thiết bị yêu cầu. Việc thiếu lưu lượng hơi nước hay nhiệt sẽ gây hư hỏng mẻ sản phẩm hoặc làm giảm phẩm cấp của chúng. Kích thước ống dẫn hơi nước phải được thiết kế đúng để cung cấp đủ tải yêu cầu. Lưu lượng hơi nước tỷ lệ thuận với kích thước của ống dẫn hơi. Lưu lượng hơi nước được đo đạc bằng đồng hồ đo lưu lượng. Có nhiều loại đồng hồ đo lưu lượng hơi như Orice, variable area, spring loaded và vortex, ... tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.

 Nhiệt độ và áp suất hơi yêu cầu

Hơi nước phải có nhiệt độ và áp suất đúng với từng thiết bị sử dụng cụ thể. Nhiệt độ và áp suất hơi sai có thể ảnh hưởng hiệu quả làm việc của Nhà máy. Kích thước đường ống dẫn và các phụ kiệm đúng và đủ sẽ giúp đạt được áp suất cần thiết. Trong vài trường hợp, do sự có mặt của không khí trong hơi nước, áp suất đủ nhưng nhiệt độ không đạt. Điều nay gây ảnh hưởng tới việc hoạt động của các thiết bị quan trọng như trạm giảm áp, van điều khiển nhiệt độ. Đồng thời ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cần gia nhiệt.

Hơi nước không chứa không khí và các khí không tan

Khi Nhà máy mới khởi động, không khí chứa đầy trong các ống dẫn và thiết bị. Ngay cả khi cả hệ thống hơi được điền đầy bởi hơi nước, sau đó, nếu Nhà máy ngưng vận hành, hơi nước chứa trong hệ thống sẽ thành nước ngưng và không khí sẽ len vào hệ thống do áp chân không được hình thành. Không khí sẽ phân bổ đều ở các bề mặt trao đổi nhiệt, làm hiệu suất trao đổi nhiệt kém đi hẳn. Trong nhiều trường hợp, không khí lẫn trong hơi nước rất khó đưa ra ngoài do cấu trúc của thiết bị. Khi hơi vào hệ thống, hơi nước sẽ dồn không khí có mặt trong ống hay thiết bị đi trước hơi nước. Việc dùng van xả khí tự động là cần thiết và phải được gắn ở các điểm cuối đường ống dẫn hay vị trí phù hợp của thiết bị trao đổi nhiệt để đưa không khí ra ngoài. Khi không khí trộn lẫn với hơi nước, không khí sẽ hiện diện ở bề mặt trao đổi nhiệt. Nó gây ra các "điểm lạnh", sản phẩm biến dạng, và sự hiện diện của không khí cũng là nguyên nhân gây ăn mòn đường ống và thiết bị.

Sạch

Hơi nước được xem là tác nhân mang nhiệt được ưu tiên sử dụng trong nhiều nhà máy công nghiệp, từ nhà máy thực phẩm đồ uống đến dược phẩm, sinh hóa. Thường thì, các hệ thống hơi trong nhà máy có mang một lượng nhất định hóa chất dùng để Xử lý nước Nồi hơi cũng như tạp chất chứa trong nước cấp bù, và gây nên hiện tượng bám cáu trên hệ thống. Việc này, trong các nhà máy dược phẩm không được phép. Các thiết bị chuyên dụng cho hệ thống hơi sạch phải được sử dụng, đồng thời áp dụng các biện pháp xử lý nước phù hợp nhằm tránh làm bẩn hơi nước, gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trong nhà máy dược, hay thực phẩm.

Khô

Chúng ta biết rằng sự hiện diện của các giọt nước lẫn trong hơi làm giảm khả năng mang nhiệt của hơi nước, cũng như gây cáu bám trên ống và các thiệt bị sử dụng hơi, cũng như linh kiện trên hệ thống hơi nước. Hơi nước khi đó vào khu vực sản xuất của nhà máy là hơi nước có lẫn ẩm. Việc này cũng như lẫn không khí, làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị; đồng thời gây nên hiện tượng thủy kích. Nước với tỷ trọng cao bị hơi nước cuốn đi với tốc độ cao trong hệ thống, gây cản trở việc vận chuyển hơi nước, gây ăn mòn ống, rò rỉ ở các gioăng, thủng các co (cút) ống, các thiết bị đắt tiền trên hệ thống, và cả thiết bị trao đổi nhiệt. Các thiết bị chính yếu như bộ tách ẩm hay bẫy hơi đồng tiền phải được phân bổ hợp lý nhằm tránh tình trạng này. Cả dàn ống sẽ bị rung lắc mạnh khi bị thủy kích là biểu hiện dễ thấy nhất của việc hệ thống hơi có lẫn nước và ẩm.

Hơi nước phải "khô" từ nguồn phát, là nồi hơi, và cả trên hệ thống phân phối.

Nguyên nhân làm bẩn hơi

Nguyên nhân chủ yếu là do hơi bão hòa từ balông mang theo những hạt nước lò có nồng độ tạp chất khá cao và hơi có thể trực tiếp hòa tan một số tạp chất rắn như muối Na SiO , NaCl và NaOH v.v… Do vậy, muốn làm sạch hơi trước hết và chủ yếu là phải làm giảm lượng nước cuốn theo hơi, nghĩa là phải làm giảm độ ẩm, tăng độ khô của hơi ra khỏi balông. Độ ẩm của hơi ra khỏi balông phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: phụ tải lò hơi, kích thước balông như diện tích mặt thoáng và chiều cao khoang hơi, nồng độ muối trong nước lò và cách thức đưa hỗn hợp nước và hơi từ đàn ống vào balông v.v…

Ảnh hưởng của phụ tải

Lò hơi vận hành ở phụ tải thấp, tốc độ hơi bay khỏi mặt thoáng thấp nên độ ẩm của hơi thấp, phụ tải tăng thì độ ẩm tăng, phụ tải càng cao thì độ ẩm càng tăng nhanh, nhất là khi vượt quá phụ tải định mức.

Ảnh hưởng của kích thước khoang hơi

Diện tích bề mặt bốc hơi nhỏ, độ ẩm của hơi lớn do tốc độ bay hơi lớn, kéo theo nhiều hạt nước, kể cả những hạt nước có kích thước tương đối to. Chiều cao từ bề mặt bốc hơi đến cửa lấy hơi thấp thì độ ẩm tăng, chiều cao tăng thì độ ẩm giảm, nhưng kinh nghiệm thấy là khi độ cao trên 0,5 m thì độ ẩm không giảm mấy. Do vậy kích thước khoang hơi càng nhỏ thì độ ẩm của hơi càng lớn, chất lượng hơi càng kém nhưng lúc đó lại tiết kiệm được kim loại, nên phải cân nhắc để chọn kích thước thích hợp.

Ảnh hưởng của nồng độ muối trong nước lò

 Khi nồng độ muối trong nước lò còn dưới trị số tới hạn thì nồng độ muối trong hơi tỷ lệ với nồng độ muối trong nước lò, nhưng khi vượt quá trị số tới hạn thì nồng độ muối trong hơi tăng đột ngột, có thể xảy ra hiện tượng sôi bồng, không chỉ các hạt nước nhỏ mà cả lớp bọt hơi nước trên bề mặt cũng bị hơi cuốn đi.

Ảnh hưởng của thông số hơi

Thực nghiệm cho thấy khi áp suất của hơi tăng lên thì một số tạp chất có khả năng trực tiếp hòa tan trong hơi, cho nên tạp chất trong hơi cao áp, ngoài phần do hạt nước mang theo còn một phần do hơi trực tiếp hòa tan. Áp suất càng cao thì tỷ lệ này càng lớn, thí dụ với các liên kết silic, ở áp suất 80 bar thì hơi trực tiếp hòa tan 0,5% ÷ 6%, ở 110 bar là 8% và ở áp suất tới hạn là 100%.

Các biện pháp thu hơi nước sạch

Các biện pháp thường dùng là: phân ly hơi, xả cặn nước lò, bốc hơi theo cấp, rửa hơi, v.v…

Thiết bị phân ly hơi

Mục đích là để tách đến mức tối thiểu những hạt nước bay theo hơi, thường dựa trên các nguyên tắc sau:

- Giảm động năng của dòng hơi ẩm để nhờ trọng lượng bản thân, các hạt nước có thể tách ra và rơi trở lại.

- Thay đổi chiều hướng của dòng hơi ẩm, tạo thành lực quán tính, lực ly tâm để tách những hạt nước ra khỏi dòng hơi.

Dựa trên các nguyên tắc trên, người ta thường đặt những tấm chắn ở cửa ra của dàn ống lên, những tấm chắn có đục lỗ ở phía dưới ngay dưới mặt nước bề mặt bay hơi hoặc trong khoang hơi trước các miệng lấy hơi, v.v… Người ta cũng đặt các cyclone bên trong hoặc bên ngoài balông, cho dòng hỗn hợp nước và hơi đi theo chiều tiếp tuyến của cyclone, tạo thành lực ly tâm, tách bớt lượng nước bay theo hơi.

Xả cặn định kỳ và liên tục

Trong quá trình vận hành, nồng độ cáu cặn trong nước tăng dần và quá một giới hạn nào đó thì tách ra, do vậy phải xả bớt để giữ cho nồng độ tạp chất trong nước lò không được quá cao. Cáu bẩn thường tập trung ở những nơi thấp nhất và gần mặt thoáng bốc hơi, nên thường dùng phương pháp xả cặn một cách liên tục hay định kỳ. Xả cặn làm cho chất lượng hơi tăng lên nhưng lại gây nên tổn thất nước và nhiệt, do vậy phải chọn một tỷ lệ xả cặn thích hợp.

Bốc hơi theo cấp

Thực chất công nghệ bốc hơi theo cấp là chia nước trong balông làm việc theo một số vòng tuần hoàn nối tiếp nhau. Toàn bộ nước cấp được đưa vào ngăn đầu tiên, lớn nhất gọi là ngăn sạch, tiến hành vòng tuần hoàn thứ nhất, nước lò của ngăn sạch được đưa vào ngăn thứ hai tiến hành vòng tuần hoàn ở cấp thứ hai, vòng nước lò ở ngăn thứ hai được đưa vào ngăn thứ ba tiến hành vòng tuần hoàn ở cấp thứ ba. Rõ ràng là nước lò trong ngăn thứ nhất ngăn sạch có chất lượng cao hơn cả, càng về sau nước càng bẩn và ngăn sau cùng có nước lò bẩn nhất, nên tập trung xả cặn ở ngăn này là có hiệu quả hơn cả. Thông thường có thể dùng đến ba cấp.

Rửa hơi

Thực chất của việc rửa hơi là cho hơi có nồng độ tạp chất lớn tiếp xúc với nước sạch hơn, thường dùng là nước cấp hoặc nước trong ngăn sạch. Khi tiếp xúc với nước sạch hơn thì một phần tạp chất ở trong các hạt nước cũng như ở trong hơi bị hòa tan vào nước sạch, làm cho nồng độ tạp chất trong hơi giảm xuống, chất lượng hơi tăng lên. Hiệu quả rửa hơi phụ thuộc vào chất lượng và khối lượng nước dùng để rửa cũng như điều kiện tiếp xúc giữa nước và hơi. Tuy nhiên, rửa hơi có thể làm cho độ ẩm của hơi tăng lên. Trong thực tế, để nâng cao chất lượng hơi có thể dùng kết hợp nhiều biện pháp với nhau, tuy nhiên thiết bị phức tạp hơn, tốn kém hơn, nên tùy theo yêu cầu về chất lượng hơi của hộ sử dụng mà chọn những giải pháp thích hợp. Qua bài viết này, chúng tôi hy vọng rằng với những kiến thức mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp được quý độc giả giải quyết các vấn đề đang gặp phải.

Công ty TNHH Năng Lượng Nhiệt Bách Khoa

Hỗ trợ kĩ thuật và tư vấn: 091 775 40 59 / 097 384 04 68

Website: https://lohoibachkhoa.com/ hoặc https://hex-boilers.com/

0917 754 059