Lò hơi là gì? nguyên lý làm việc, vận hành và bảo trì khắc phục sự cố lò hơi

Lò hơi là gì?

Lò hơi hay còn gọi là nồi hơi (Tiếng Anh là Steam Boiler). Thông thường các loại nguyên liệu mà hệ thống lò hơi công nghiệp sử dụng là than, củi, trấu, dầu, gas…. Dùng để đun sôi nước tạo ra hơi nước nóng nhiệt độ cao và áp suất lớn. Tùy vào ngành sản suất sẽ tiêu thụ lượng nhiệt năng khác nhau.

Có thể chủ động điều chỉnh nhiệt độ và áp suất trên hệ thống lò hơi này. Tùy vào nhu cầu sử dụng của nhà máy mà điều chỉnh cho phù hợp. Các ống chịu nhiệt cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển.

Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí! Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Lò hơi

Nguyên lý chung của lò hơi công nghiệp

Sử dụng nhiên liệu đốt thường được đốt cho tới khi nguồn nhiệt của lò chạm ngưỡng 1600 – 2000oC. Ở giai đoạn này, nước sẽ chuyển hóa thành hơi mang nhiệt nóng và được đưa đi bộ phận khác để sử dụng.

Hơi này sẽ được chuyển đến các bộ phận, quá trình sản xuất công nghiệp của doanh nghiệp cần sử dụng hơi. Hơi từ hệ thống lò hơi công nghiệp thường được sử dụng để gia nhiệt cho khí, rửa sạch các thiết bị… Có thể dùng lượng nhiệt này cho các hoạt động sản xuất khác trong nhà máy để chế biến và sản xuất. Chẳng hạn như chế biến đường, hóa chất, rượu bia và nước giải khát các loại. Hơi nước bão hòa sẽ dùng trong các ngành công nghiệp này. Trong các nhà máy nhiệt điện, người ta sẽ dùng hơi nước quá nhiệt cho tua-bin để chạy máy phát điện.

Cấu tạo Lò  hơi ống nước

Nguyên lý hoạt động của lò hơi ống nước

Không khí nóng cùng bột than phun vào buồng lửa qua vòi phun và cháy, truyền nhiệt lượng cho các dàn ống bố trí xung quanh buồng lửa. Nước trong ống được đốt nóng, sôi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đưa lên bao hơi. Bao hơi dùng để tách hơi ra khỏi nước. Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại dàn ống, qua các ống xuống bố trí ngoài tường lò, có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước ở trong các dàn (vì không được hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lượng cột nước. Do đó môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong một chu trình kín. Hơi ra khỏi bao hơi được chuyển tới bộ phận quá nhiệt để tạo thành hơi quá nhiệt, có nhiệt độ cao. Khói thoát khỏi bộ phận quá nhiệt, nhiệt độ còn cao, do đó bố trí bộ phận hâm nước và bộ phận sấy không khí để tận dụng nhiệt thừa của khói. Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò chỉ còn 120 ÷ 180oC.

Quạt khói để hút khói xả ra ngoài ống khói. Để tránh bụi cho môi trường xung quanh, khói trước khi thải ra được qua bộ phận tách bụi.

Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí! Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Lò hơi.

Hơi bão hoà là gì?

Hơi bão hòa hay còn được gọi là Saturated Steam, là trạng thái sinh ra khi nước nóng chuyển sang trạng thái hơi bởi việc đun sôi nước bằng năng lượng từ điện, dầu tải nhiệt hoặc nhiên liệu trong lò đốt cho tới khi nước chuyển từ pha lỏng sang pha khí. Ứng với mỗi áp suất hơi bão hòa, giá trị nhiệt độ của hơi là cố định và ngược lại, ứng với mỗi nhiệt độ hơi bão hòa, áp suất hơi là cố định.Hơi bão hòa gồm hai dạng như sau:

- Hơi bão hòa ẩm: Đây là dạng hơi nước bão hòa thường gặp, là hỗn hợp từ 2 pha: pha khí và pha lỏng. Hơi bão hòa ẩm hình thành khi chưa chuyển hoàn toàn nước thành pha khí.

- Hơi bão hòa khô: Hơi bão hòa khô là hơi không chứa pha lỏng, chỉ chứa pha khí.

Thực tế, gần như không thể sản xuất hơi bão hòa khô có độ khô 100% do đó, người ta thường xem hơi bão hòa ẩm có độ khô >95% ( hoặc trong một số trường hợp là >98%) là hơi bão hòa khô vì thậm chí đối với những hệ thống lò hơi tốt nhất, độ khô hơi cũng chỉ đạt 99,8%~99,9%.

Ngoài ra, người ta cũng thường xem hơi có độ quá nhiệt nhẹ từ 5~40oC là hơi bão hòa khô vì trạng thái này, các đặc tính về truyền nhiệt của hơi quá nhiệt vẫn còn khá giống với hơi bão hòa khô đồng thời vẫn đảm bảo được tính chất “ khô”, tức là trong hơi chỉ có pha khí, không có nước lỏng.

Hơi quá nhiệt là gì?

Hơi quá nhiệt là trạng thái hơi có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hơi bão hòa khi có cùng áp suất. Có thể hiểu đơn giản như sau: Khi ta gia nhiệt nước lỏng tới một nhiệt độ không đổi, ta được hơi bão hòa. Lúc này, hơi bão hòa vẫn có thể chứa pha lỏng, tức là nước dạng lỏng và được gọi là hơi bão hòa ẩm.

Tiếp tục gia nhiệt lượng hơi trên đây đến khi trong hơi hoàn toàn không còn pha lỏng, ta thu được hơi bão hòa khô. Nhiệt độ hơi bão hòa khô và hơi bão hòa ẩm ở cùng ấp suất sẽ có giá trị như nhau.

Nếu tiếp tục gia nhiệt hơi bão hòa khô, nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng và ta thu được hơi quá nhiệt. Về lý thuyết, giá trị nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể cao tùy ý cho đến khi hơi nước chuyển trạng thái một lần nữa thành dạng plasma. Tuy nhiên, thực tế ta sẽ không gặp điều này. Các giá trị nhiệt độ phổ biến của hơi quá nhiệt thông thường là 380~540oC.

Xem video: Lò hơi là gì? lò hơi hoạt động như thế nào?

HỆ THỐNG LÒ HƠI TẦNG SÔI ĐỐT THAN + BÙN THẢI

Các loại lò hơi công nghiệp

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại lò hơi, nhưng nhìn chung, lò hơi được phân thành 6 loại với những đặc trưng khác biệt gồm : lò hơi ống lửa, lò hơi ống nước, lò hơi tận dụng nhiệt thải (HRSG), lò hơi làm mát, lò hơi sôi lại và lò hơi bốc hơi một lần.

Lò hơi ống lửa :

Nguyên liệu dùng để đốt lò hơi ống lửa chủ yếu là khí hoặc dầu. Kết cấu của loại lò hơi này gồm các ống lửa và ống khối có đường kính lớn và được đi thẳng, nước nồi vòng quanh các ống.Loại lò hơi này có áp suất giới hạn khoảng 30 bar tương đương với sản lượng hơi đạt khoảng 30 tấn. Lò hơi ống lửa được lắp liền khối trên cùng một khung, được sử dụng để cung cấp hơi cho các nhà máy nhỏ, và trung bình hoặc làm nồi hơi phụ trên tàu.

Lò hơi ống nước :

Là các sản phẩm lò của quá trình cháy bao bọc xung quanh các ống chứa nước bên trong.

Ở lò hơi  ống nước, nước cấp qua các  ống  đi vào tang lò hơi. Nước được đun nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi  ở khu vực đọng hơi trên tang lò hơi. Lò hơi ống nước có áp suất vận hành lên tới 180 bar, sản lượng hơi tạo ra trong các nhà máy công nghiệp có thể đạt khoảng 300 tấn/h, các nhà máy nhiệt điện lớn có thể đạt 2000 tấn/h.Lò hơi này thường sử dụng nhiệt cháy của khí, dầu, than đá , sinh khối...

Lò hơi ống nước có các đặc điểm sau :

• Sự thông gió cưỡng bức, cảm ứng và cân bằng sẽ giúp nâng cao hiệu suất cháy
• Yêu cầu chất lượng nước cao và cần phải có hệ thông xử lý nước
• Phù hợp với công suất nhiệt cao

Lò hơi ống nước được trang bị bộ hâm nhiệt cho nước cấp và bộ tiết kiệm, bộ quá nhiệt, bộ khử quá nhiệt cho nồi hơi.

Lò hơi tận dụng nhiệt thải:

 

Là dạng lò hôi ống nước với cơ chế tuần hoàn tự nhiên hoặc cưỡng bức, các lò hơi tận dụng nhiệt thải kiểu này đều có bộ hâm, bộ tiết kiệm, bộ quá nhiệt và bộ khử quá nhiệt. Nhiệt độ khí đầu vào tối đa lên tới 6500oC. Lò hơi này có ống bốc hơi nằm ngang thường phải tuần hoàn hay cưỡng bức để đạt được vòng chảy phù hợp trong ống và phải đủ hàm lượng nước tại đầu ra của ống sinh hơi trong mỗi chu trình vận hành và làm việc của lò hơi.

Lò hơi làm mát :

Các Lò hơi này được gia nhiệt chủ yếu bằng khí sản phẩm có nhiệt độ 900^oC và vận hành chủ yếu như thiết bị làm mát, nghĩa là chúng phải làm mát khí phản ứng càng nhanh càng tốt để tránh gẫy do nhiệt và các phản ứng phân huỷ. Vì vậy, sự trao đổi nhiệt tại đầu vào dòng khí rất cao. Thiết bị làm mát kiểu ống phải được lắp đặt sao cho không có khe hở tại mối nối giữa ống với mặt sàng, ít nhất là ở phía đầu khí vào (đầu nóng), nhưng qui định này cũng được khuyến cáo cho cả đầu khí ra. 

Hệ thống nồi hơi thường bao gồm các đơn vị sau:

Định nghĩa hệ thống nồi hơi

Hệ thống lò hơi là một hệ thống được sử dụng để làm nóng nước và tạo ra hơi nước hoặc nước nóng cần thiết.

(a) Bộ xử lý nước cấp như bộ khử khoáng, v.v., (trong trường hợp nước thô được cung cấp từ sông, hồ, v.v., thì cần phải có bộ phận xử lý nước thô (bể lắng, bộ lọc, v.v.).)

(b) Đường nước cấp,

(c) Bộ khử khí Deaerator,

(d) Nồi hơi bao gồm bộ gia nhiệt sơ bộ, bộ quá nhiệt và bộ khử quá nhiệt,

(e) Đường hơi và nước ngưng,

(f) Cụm xử lý ngưng tụ,

(g) Cụm xử lý nước thải,

(g) Cụm phun hóa chất.

Phân loại nồi hơi theo kết cấu của chúng

(1) Nồi hơi hình trụ (áp suất: dưới 20 bar):

(a) Nồi hơi đứng,

(b) Nồi hơi ống khói,

(c) Nồi hơi ống lửa,

(d) Lò hơi đốt và ống khói.

(2) Nồi hơi ống nước:

(a) Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên (áp suất: thấp đến cao),

(b) Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức (áp suất: thấp đến cao),

(c) Nồi hơi 1 lần once through (áp suất: trên 75 bar),

(d) Nồi hơi tuần hoàn nhỏ (kiểu package) (áp suất: dưới 30 bar).

 Lưu trình dòng nước điển hình của hệ thống nồi hơi ống nước

 Lò hơi Biomass là gì?

Biomass là sinh khối - đây là một loại thuật ngữ được sử dụng để mô tả các loại vật chất có nguồn gốc sinh học. Và nó cũng được sử dụng như một nguồn năng lượng. Có thể hiểu sinh khối bao gồm cây cối tự nhiên, cây công nghiệp, giấy vụn.... Và tất nhiên năng lượng sinh khối này khác với các loại năng lượng tái sinh khác.

Lò hơi đốt biomass sử dụng nguồn nguyên liệu rất đa dạng có sẵn trong tự nhiên như: rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp; phế phẩm công – nông – lâm nghiệp như: lá khô, giấy vụn, gỗ vụn, mùn cưa, đầu mẫu gỗ các loại.

Nguyên lý làm việc của nồi hơi tầng sôi đốt biomass, xem video giải thích dưới đây:

Tại sao phải xử lý nước cho lò hơi? các khyến cáo khi vận hành

Lò hơi là bình chưng cất cỡ lớn mà trong đó, nước cấp vào nồi hơi – lò hơi sẽ hóa hơi để lại các chất rắn đọng lại bên trong lò. Tùy thuộc vào hàm lượng chất rắn trong nước, hay còn gọi là độ cứng của nước. Quan sát ấm đun nước bạn có thể thấy rõ bằng mắt thường lớp cáu cặn bám bên trong thành một ấm nước bị đun sôi cho đến khi cạn hết nước.

Bên trong lò hời bám cáu cặn do nước không được xử lý tốt

Hiện tượng tương tự như thế cũng xuất hiện bên trong Lò hơi, và nếu không được kiểm soát nó có thể phá hủy lò hơi, ở lò hơi sở dĩ không bị nóng chảy là do có nước làm mát. Những chất tích tụ ở thành trong của ống sẽ tạo ra một lớp cách nhiệt sẽ hạn chế khả năng hấp thụ nhiệt của nước trong ống. Nếu điều này tiếp diễn trong một thời gian dài sẽ làm quá nhiệt vùng ống đó và có nguy cơ nổ ống.

Để ngăn chặn tình trạng đóng cặn trong ống, nồng độ chất rắn trong nước cấp vào nồi hơi phải giảm xuống đến giới hạn cho phép. Áp suất vận hành và nhiệt độ lò hơi càng cao thì yêu cầu đảm bảo về phương pháp xử lý nước cấp càng phải chặt chẽ.

Dưới đây là bảng khuyến cáo những giới hạn cao nhất về nước của lò hơi vận hành theo ABMA (American Boiler Manufacturer Association, là hiệp hội các nhà sản xuất lò hơi Mỹ)

Áp suất làm việc của bao hơi (psig)	Tổng chất rắn hòa tan (ppm)	Tổng cộng chất kiềm (ppm)	Dioxit silic (ppm SiO2)	Tổng chất rắn lơ lửng (ppm)
0-300	3500	700	150	15
301-450	3000	600	90	10
451-600	2500	500	40	8
601-750	1000	200	30	3
751-900	750	150	20	2
901-1000	625	125	8	1

Để ngăn chặn những vấn đề liên quan đến phương pháp xử lý nước không đảm bảo, người ta đưa ra những khuyến cáo sau:

– Cần chắc chắn rằng chất lượng nước cấp vào Lò hơi phải thích hợp với nhiệt độ và áp suất hoạt động. Chất lượng nước tiêu chuẩn dựa vào áp suất và nhiệt độ vận hành như AMBA đã khuyến cáo bên trên.

– Nước sau khi được khử khí phải không còn oxy, thiết bị khử khí vận hành với áp suất thích hợp, và nước ở nhiệt độ bão hòa theo áp suất.

– Phải kiểm tra chất lượng hệ thống xử lý nước định kỳ. Hạt nhựa lọc trong thiết bị làm mềm nuớc hay máy khử khoáng nếu bị cuốn vào nước cấp chúng có thể chảy ra trên bề mặt ống, dẫn đến ống bị quá nhiệt, v.v…

– Không bao giờ sử dụng nước chưa được xử lý cho Lò hơi.

– Điều chỉnh việc xả liên tục để duy trì độ dẫn điện của nước lò hơi nồi hơi trong giới hạn cho phép và định kỳ xả đáy lò.

– Việc xả cặn Lò hơi ra khỏi các loại ống có một đầu bị bịt kín như của bộ bảo vệ cạn nước, ống thủy, v.v… một cách định kỳ để ngăn cặn lò hơi tích tụ vào những khu vực này. Sự tích tụ của cặn lò hơi có thể làm cho bộ bảo vệ cạn nước không hoạt động.

– Định kỳ kiểm tra bề mặt tiếp xúc với nước của nồi hơi – lò hơi. Thường xuyên quan sát đến những dấu hiệu tích tụ và đóng cặn của chất rắn trong ống, và điều chỉnh phương pháp xử lý nước.

– Định kỳ kiểm tra bề mặt tiếp xúc với nước của bộ khử khí để chống ăn mòn. Đây là một biện pháp an toàn và quan trọng bởi vì thiết bị khử khí có thể bị nổ vỡ do tác động của ăn mòn. Tất cả nước trong thiết bị khử khí sẽ lập tức hóa hơi trong trường hợp bình bị nổ vỡ.

Tóm lại, việc xử lý nước cho Lò hơi đóng vai trò tuyệt đối quan trọng trong việc đảm bảo cho nồi hơi có thể vận hành theo đúng tuổi thọ thiết kế của nó. Nước có chất lượng kém là một trong những “kẻ hủy diệt” chính của lò hơi.

Để hiểu rõ hơn, hãy xem video giải thích tại sao phải xử lý nước cho lò hơi?

Hướng dẫn kiểm tra và bảo trì khi vận hành nồi hơi, lò hơi

Điều tra các sự cố nồi hơi cho thấy nguyên nhân chính làm nồi hơi bị phá hủy nhanh chóng là do công tác kiểm tra, bảo trì không đảm bảo khi vận hành nồi hơi.

Để lò hơi được vận hành an toàn và hiệu quả thì công tác kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ lò hơi là rất quan trọng. 

Dưới đây là các khuyến nghị cho công tác kiểm tra và bảo trì, bảo dưỡng nồi hơi định kỳ hằng ngày, hằng tuần, hằng tháng, nửa năm và hằng năm.

Nội dung kiểm ra, bảo trì khi vận hành nồi hơi hằng ngày

Nồi hơi, lò hơi là thiết bị có nhiều mối nguy hiểm xuất hiện khi vận hành. Một sai sót nhỏ có thể dẫn đến nồi hơi bị phá hủy một cách nhanh chóng thậm chí gây nổ. Vì vậy, người vận hành phải có kế hoạch kiểm tra và bảo trì lò hơi hằng ngày.

Công tác kiểm tra và bảo trì khi vận hành nồi hơi hằng ngày cần chú ý đến:

• Công tác xả đáy để loại bỏ cặn bẩn và tạp chất có hại trong lò hơi
• Xả nước trong ống thủy tối (thước đo mức nước) để kiểm tra tình trạng kỹ thuật. Nên mở van khóa từ từ tránh làm hỏng phao.
• Theo dõi nhiệt kế và áp kế thường xuyên đặc biệt lúc ở trạng thái vận hành ổn định. Đánh giá sự phù hợp các chỉ số nhiệt độ, áp suất với công suất của lò hơi.
• So sánh chênh lệch nhiệt độ của hơi (nồi hơi) và khói thải để xác định tính hiệu quả của nồi hơi. Một lò hơi dang vận hành tốt thì sự chênh lệch này nằm trong khoảng 50 - 100 oC
• Kiểm tra tác động của van an toàn
• Kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu thường xuyên (bơm dầu, van điều áp và áp suất gas ...)
• Kiểm tra nhiệt độ của bộ gia nhiệt cho nước cấp để đảm bảo nước cấp được đưa vào lò hơi phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật.
• Quan sát sự ổn định của ngọn lửa bên trong buồng đốt thông qua kính quan sát.
• Kiểm tra chất làm mềm nước cấp, chất khử, hệ thống cấp hóa chất và những thiết bị liên quan nhằm đảm bảo hàm lượng các chất xử lý đưa vào nước cấp có nồng độ phù hợp.
• Lấy mẫu nước cấp thường xuyên và so sánh với các yêu cầu kỹ thuật đã đưa ra.

Nội dung kiểm tra, bảo trì nồi hơi hằng tuần

Nội dung công tác kiểm tra, bảo trì lò hơi hằng tuần cần phải thực hiện:

• Vận hành nồi hơi ở chế độ cạn nước để kiểm tra hệ thống tự động ngắt nhiên liệu khi nước bên trong lò hơi xuống dưới mức quy định.
• Kiểm tra vị trí chỉ thị của đồng hồ đo mức nước, ống thủy tối ở mức nước thấp nhất cho phép.
• Kiểm tra vận hành của các van trên hệ thống cấp nhiên liệu
• Kiểm tra hệ thống định vị trên đầu đốt. Nếu có thể, hãy kiểm tra ăn mòn, trượt và trễ.
• Xem xét hoạt động của các thiết bị điều khiển tự động tương ứng với các thông số đã cài đặt.
• Bật tắt bộ phận đánh lửa để kiểm tra thời gian tắt của đầu đốt có đảm bảo yêu cầu hay không.
• Kiểm tra hệ thống tính hiệu báo động cạn nước.
• Xem xét tình trạng vận hành của các động cơ (máy bơm) chú ý đến các tiếng động bất thường và tình trạng rung lắc.
• Kiểm tra rò rỉ nhiên liệu, nước và hơi nước, khí thải.
• Kiểm tra hoạt động của rơ le áp suất của thiết bị cấp gió.

Kiểm tra, bảo dưỡng nồi hơi định kỳ hằng tháng

Hằng tháng, người vận hành nồi hơi, lò hơi cần có kế hoạch kiểm tra các thiết bị sau:

• Kiểm tra bộ khuếch tán nhiên liệu của đầu đốt xem có biến dạng, cháy hoặc nứt không.
• Kiểm tra thiết bị mồi lửa.
• Kiểm tra toàn bộ bên trong và bên ngoài lò hơi để phát hiện các biến dạng bất thường.
• Kiểm tra cáu cặn ở các bồn chứa nước cấp, nước ngưng.

Kiểm tra, bảo trì nồi hơi định kỳ 06 tháng

Định kỳ 06 tháng người vận hành lò hơi hoặc đơn vị bảo trì cần thực hiện công tác kiểm tra nồi hơi ở các nội dung sau:

• Ngắt kết nối lò hơi với hệ thống. Kiểm tra và bảo trì các van cũng như các mối ghép bích
• Hãy chú ý đến tình trạng bên ngoài của các dây dẫn, các ống công nghệ
• Kiểm tra các thông số kỹ thuật của tất cả các máy bơm có trên hệ thống và thiết lập lại các thông số kỹ thuật bằng máy phân tích hàm lượng khí thải O2, CO và NOx.

Nội dung kiểm tra, bảo dưỡng nồi hơi định kỳ hằng năm

Hằng năm, người vận hành và đơn vị sử dụng cần có kế hoạch kiểm tra và bảo trì một cách toàn diện nhằm đảm bảo an toàn và liên tục khi vận hành nồi hơi.

• Siêu âm kiểm tra ăn mòn trên mặt sàng của nồi hơi
• Ngưng vận hành nồi hơi, mở nắp và cửa người chui để kiểm tra các biểu hiện bất thường trên các bộ phận của nồi hơi
• Kiểm tra an toàn hệ thống điện (điện trở cách điện, điện trở nối đất ...)
• Kiểm tra vật liệu chịu lửa. Các vết nứt trong cách điện vật liệu chịu lửa từ 1/8 hoặc ít hơn là ổn
• Kiểm tra lớp bọc bảo ôn, cách nhiệt
• Kiểm tra cáu cặn, các biến dạng trên bề mặt của ống lò, ống lửa
• Kiểm tra ăn mòn các bộ phận bên trong lò hơi. Có thể bổ sung các phương pháp kiểm tra không phá hủy - NDT để kiểm tra các khuyết tật bên trong kim loại và mối hàn.
• Kiểm tra và thử nghiệm các van khóa trên hệ thống cấp nhiên liệu
• Kiểm tra và thử nghiệm van an toàn ở áp suất đặt theo quy định của nhà sản xuất hoặc theo các tiêu chuẩn an toàn
• Kiểm tra hệ thống điện trên bảng điều khiển, đảm bảo chúng được đấu nối và hoạt động theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
• Kiểm tra các phụ kiện như thiết bị thu hồi nước cấp, bộ khử khí và hệ thống cấp liệu hóa học, nếu đây là một phần của hệ thống lò hơi.
• Kiểm tra đường ống dẫn hơi nước nóng, ống khói thải
• Kiểm định an toàn nồi hơi khi hết hạn kiểm định
• Nếu năng lực của người vận hành không đáp ứng để thực hiện công việc bảo trì lò hơi, hãy liên hệ các đơn vị bảo trì có uy tính để thực hiện công việc này.

Xem video về bảo trì kiểm tra lò hơi:

Các nguyên nhân phá hủy lò hơi và cách khắc phục

Các nguyên nhân chính gây ra phá hủy lò hơi được nêu ra trong bài viết này chỉ tập trung đến từ công tác vận hành và bảo trì, sửa chữa lò hơi. Các nguyên nhân đó là:

• Nổ nhiên liệu trong buồng đốt.
• Cạn nước.
• Xử lý nước kém.
• Gia nhiệt không đúng cách.
• Các va đập lên thành ống.
• Vận hành quá công suất.
• Nước cấp bị nhiểm bẩn.
• Xả đáy không đúng.
• Chế độ chờ (stand by) không đúng.

Nổ nhiên liệu: 

Nổ nhiên liệu trong buồng đốt là một trong những nguyên nhân gây phá hủy lò hơi nhiều nhất. Nguyên nhân của hiện tượng này là:

Giàu nhiên liệu (chất cháy): Nhiên liệu cháy không hoàn toàn sẽ tích tụ dần trong buồng đốt. Nếu đột ngột gia tăng oxy sẽ phát sinh cháy làm áp suất trong buồng đốt tăng lên đột ngột gây ra phá hủy lò hơi.

Cách duy nhất để khắc phục hiện tượng này là đợi nhiệt độ buồng đốt giảm xuống rồi tiến hành vệ sinh nhiên liệu dư thừa trong buồng đốt.

Tán sương dầu không đảm bảo: Dầu được phun vào buồng đốt dưới dạng sương. Quá trình tán sương không hiệu quả sẽ có một lượng nhiên liệu cháy không hoàn toàn được tích tụ ở thành buồng đốt.

Khắc phục hiện tượng này bằng cách thường xuyên vệ sinh đầu phun dầu, điều chỉnh áp suất bơm dầu cũng như lựa chọn nhiệt độ và độ nhớt phù hợp.

Tắc ống dẫn dầu: 

Khi đường ống dẫn dầu bị tắc làm ngọn lửa không ổn định và bị tắt. Người vận hành liên tục khởi động để châm lại lửa mà không tìm hiểu nguyên nhân, dẫn đến dầu vẫn được liên tục đưa vào buồng đốt. Khi bộ đánh lửa hoạt động trở lại là nguy cơ làm ngọn lửa bùng cháy dữ dội gây ra nổ buồng đốt.

Biện pháp khắc phục sự cố này là tìm hiểu nguyên nhân gây tắc nguồn nhiêu liệu, vệ sinh lại buồng đốt mới vận hành lò hơi trở lại.

• Phá hủy lò hơi do cạn nước

Nước trong các ống tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa phải đầy đủ. Khi nước cạn, nhiệt độ thành tăng cao làm cho độ bền của thép giảm xuống rất nhanh. Lò hơi sẽ bị phá hủy rất nhanh và có thể phát nổ.

Nguyên nhân:

• Bơm cấp nước không hoạt động
• Van điều khiển bị hỏng
• Mất nước cấp cho máy khử khí hay hệ thống lọc nước
• Thiết bị kiểm soát mức nước bị hỏng
• Thiết bị kiểm soát mức nước từ tự động chuyển sang bằng tay do người vận hành sơ suất
• Hệ thống van dẫn động điều khiển bằng khí nén không hoạt động
• Van an toàn mở
• Phụ tải hơi thay đổi nhiều và đột ngột

Khắc phục:

Thường xuyên kiểm tra tác động của bộ cảm biến cạn nước. Vệ sinh cáu cặn bám trên các cảm biến.

Thường xuyên vệ sinh và kiểm tra các ống thủy tránh phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống tự động.

Lắp đặt thêm bơm cấp nước nếu công suất không đảm bảo

Xử lý nước kém làm phá hủy lò hơi nhanh chóng

Nước cấp cho lò hơi phải được xử lý nhằm hạn chế sự tích tụ cáu cặn và ăn mòn trên bề mặt kim loại. Xử lý nước trước khi cung cấp làm giảm cáu cặn bám ở thành lò hơi. Với những lò hơi làm việc ở nhiệt độ và áp suất càng cao thì việc xử lý nước càng nghiêm ngặt.

Ngăn ngừa ăn mòn: Việc loại bỏ hàm lược oxy trong nước cấp sẽ giảm đáng kể quá trình ăn mòn gây phá hủy lò hơi. Người ta thường dùng máy khử khí hoặc gia nhiệt bằng hơi nước nóng tuần hoàn để giảm hàm lượng oxy, carbon dioxide cũng như các khí có hại khác trong nước cấp. Ngoài ra có thể đưa các phụ gia vào nước cấp để hấp thụ các khí có hại.

Biện pháp phòng ngừa:

• Phân tích nguồn nước nhằm tìm ra phương pháp loại bỏ các tạp chất có hại
• Lựa chọn hệ thống xử lý nước, các hóa chất làm mềm nước thích hợp với lò hơi đang vận hành
• Xả đáy thường xuyên
• Định kỳ vệ sinh cáu cặn bên trong lò hơi (ống lò, ống lửa, bề mặt balông ...)
• Không bao giờ cấp nước chưa qua xử lý cho nồi hơi
• Vấn đề xử lý nước cấp rất quan trọng trong quá trình sử dụng lò hơi. Là nguyên nhân chính dẫn đến lò hơi bị phá hủy.

Gia nhiệt không đúng cách

Có thể do áp lực từ sản xuất hay người quản lý mà quá trình gia nhiệt lò hơi không đúng quy trình. Lò hơi được chế tạo từ nhiều nguồn vật liệu có độ dày và tính chất khác nhau. Do đó, khi vận hành không đúng sẽ gây ra các giản nở nhiệt không đồng bộ dẫn đến nứt trên các mối nối, đường hàn hoặc biến dạng hình học như cong, vênh ...
Đường cong gia nhiệt cho lò hơi không làm tăng nhiệt độ nước trong lò hơi vượt quá 37oC (100 oF) trong 1 giờ.

Để khắc phục vấn đề này, đơn vị sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành. Thường xuyên đào tạo, huấn luyện cho người vận hành lò hơi là cách tăng tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì, sửa chữa.

Các va đập lên thành ống

Nguyên nhân

Các vật nhọn va đập vào thành ống trong quá trình chế tạo hay bảo trì gây ra các khuyết tật trên bề mặt ống. Đó sẽ là những điểm ăn mòn cục bộ trong quá trình sử dụng.

Khi lò hơi ngưng vận hành, hiện tượng ăn mòn xảy ra . Nguyên nhân chính là do nước cấp nhiểm các tạp chất chứa lưu huỳnh và muội than bám vào các khuyết tật trên bề mặt thành ống sẽ tạo ra các điểm ăn mòn cục bộ

Hướng khắc phục

• Tránh va chạm mạnh trên thành ống khi chế tạo, bảo trì, sửa chữa. Kiểm tra và sửa chữa nếu cần thiết.
• Nếu có thể, để nồi hơi trong ở chế độ chờ (stand by) trong điều kiện nóng để tránh ăn mòn
• Xử lý nước cấp và vệ sinh lò khi không sử dụng

Vận hành quá công suất

Các thiết bị phụ trợ (bơm nước, đường ống, hệ thống xử lý nước .... trong hệ thống sẽ không vận hành tốt nếu lò hơi chạy vượt quá công suất.

Chỉ vận hành lò hơi ở công suất tối đa cho phép mà quy trình đã quy định

Hình dưới cho thấy các vết nứt trên thành ống của lò hơi khi vận hành quá công suất cho phép gây ra phá hủy lò hơi:

 

Nước cấp bị nhiễm bẩn

• Các chất (oxy, hóa chất xử lý, dầu, các hạt nhựa, kim loại nặng ...) là nguyên nhân làm nước cấp bị nhiễm bẩn.
• Cáu cặn trong nước cấp tích tụ lên bề mặt kim loại là nguyên nhân gây ra phá hủy lò hơi (xem hình dưới).

• Oxy tự do tồn tại trong nước cấp là mối nguy hiểm tiềm ẩn. Một trong những loại ăn mòn oxy nghiêm trọng nhất là rỗ oxy, đó là rỗ cục bộ và ăn mòn trong khu vực rất nhỏ, rất khó kiểm soát và phát hiện.
• Nồng độ các muối natri, magie dư thừa trong quá trình xử lý nước sẽ sẽ làm loãng kim loại. Chúng tấn công vào các các mối hàn ống, núc ống, các vách ngăn ...
• Dầu mỡ lẫn vào nguồn nước cấp
• Các hạt nhựa trong hệ thống lọc nước, các kim loại nặng có trong nước

Khắc phục:

• Kiểm soát hệ thống xử lý nước, kiểm soát hàm lượng các hóa chất đưa vào
• Huấn luyện và đào tạo người vận hành nhằm nâng cao ý thức vá trách nhiệm trong việc vận hành hệ thống xử lý nước cấp cho lò hơi.

Xả đáy không đúng cách

• Nồng độ các chất rắn có trong nước cấp được tích tụ bên trong lò hơi trong quá trình vận hành
• Việc xả đáy đúng cách nhằm duy trì nồng độ các chất rắn bên trong lò hơi ở giới hạn cho phép
• Việc xả đáy liên tục giúp loại bỏ các tạp chất khác (bùn, các bụi bẩn do lớp cách nhiệt được đưa vào ...)

Chế độ chờ không đúng cách

• Trong một quy trình sản xuất thông thường, không phải nồi hơi được vận hành liên tục mà có những lúc chờ (stand by). Giai đoạn này là thời điểm thích hợp để quá trình ăn mòn xảy ra gây phá hủy lò hơi. Muội than bám vào thành và hút ẩm làm ăn mòn cục bộ.
• Nếu có thể, hãy để nồi hơi ở trạng thái chờ trong điều kiện nóng để tránh ăn mòn. Ở trạng thái chờ này, mức nước trong lò hơi phải đầy. Nồng độ natri sulfit trong nước cấp không vượt quá 100 ppm. Khi áp suất lò giảm xuống, tăng áp suất lò khoảng 5 psi từ nguồn khí ni tơ dự phòng nhằm ngăn chặn Oxy đi vào lò hơi.

Tóm lại:

Để tránh nồi hơi bị phá hủy một cách nhanh chóng, người vận hành phải:

• Quan sát thường xuyên ngọn lửa đầu đốt để xác định các vấn đề về cháy. Tìm cách xác định chính xác nguyên nhân và khắc phục triệt để.
• Trước khi đốt lò hơi phải vệ sinh ống lò, ống lửa, đầu đốt, kim phun nhiên liệu
• Đảm bảo chắc chắn hệ thống xử lý nước đang vận hành đúng, Không sử dụng nước chưa qua xử lý
• Xả nước thường xuyên để loại bỏ căn bẩn và kim loại không mong muốn. Tránh cạn nước
• Kiểm tra để chắc chắn rằng nước ra khỏi bộ khử khí không có oxy. Nước trong bộ khử khí ở áp suất phù hợp và ở nhiệt độ bão hòa. Xả khí không ngưng tụ trên thiết bị khử khí
• Liên tục theo dõi chất lượng của nước ngưng trong chu trình tuần hoàn phòng khi hệ thống ngưng hoạt động
• Xả đáy liên tục nhằm loại bỏ cặn bẩn. Quá trình xả đáy phải tuân thủ quy trình mà chuyên gia đã đưa ra.
• Kiểm tra ăn mòn của bộ khử khí thường xuyên.
• Tuân thủ nghiêm ngặt đường cong gia nhiệt khi vận hành lò hơi. Quá trình gia nhiệt không vượt quá 37oC trong 1 giờ.
• Các ống lò hơi rất mỏng, tránh các tác động cơ học làm tổn hại trên bề mặt ống khi bảo trì, sửa chữa.
• Không vận hành lò hơi vượt quá công suất và thời gian quy định
• Nếu lò ngưng sử dụng trong thời gian dài, hãy bơm khí nitơ vào lò để ngăn ngừa oxy xâm nhập đồng thời đưa natri sulfit vào nước để loại bỏ oxy tự do. Nếu ngưng lò hơi ở trạng thái khô hãy đưa chất hút ẩm vào lò.
• Luôn đảm bảo van thông hơi của bao hơi (drum steam) được mở khi áp suất lò hơi giảm xuống dưới 5 psi (0.34 bar).

Các tiêu chuẩn, quy chuẩn áp dụng trong kiểm định nồi hơi, lò hơi

• Tiêu chuẩn, quy chuẩn được sử dụng trong quá trình kiểm định an toàn lò hơi phải được cơ quan chức năng nước sở tại cho phép.
• QCVN 01:2008/BLĐTBXH: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động nồi hơi và bình chịu áp lực
• QTKĐ 01:2016/BLĐTBXH: Quy trình kiểm định kỹ thuật an toàn nồi hơi và nồi đun nước nóng có nhiệt độ môi chất trên 115oC.
• TCVN 7704: 2007: Nồi hơi - Yêu cầu kỹ thuật an toàn về thiết kế, kết cấu, chế tạo, lắp đặt, sử dụng và sửa chữa
• TCVN 6413:1998 (ISO 5730:1992): Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước)
• TCVN 6008:2010: Thiết bị áp lực - Mối hàn yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra
• Có thể đánh giá chất lượng theo tiêu chuẩn của nước ngoài nhưng không được thấp hơn mức quy định trong nước.

Các bước kiểm định an toàn lò hơi, nồi hơi

Quá trình kiểm định an toàn lò hơi được thực hiện qua các bước cơ bản sau:

• Kiểm tra hồ sơ kỹ thuật, nhật ký vận hành, bảo trì và sửa chữa
• Hồ sơ xuất xưởng để ghi nhận các thông tin ban đầu về thiết bị mà nhà sản xuất đã công bố
• Kiểm tra nhật ký vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa nồi hơi
• Kiểm tra kỹ thuật bên ngoài, bên trong nồi hơi
• Xem xét các khuyết tật ăn mòn trên bề mặt kim loại, các biến dạng hình học do biến đổi nhiệt hoặc cơ khí.
• Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của lớp bọc bảo ôn, cách nhiệt
• Kiểm tra hệ thống nước cấp, thoát nước của nồi hơi. Hệ thống khói thải
• Kiểm tra khuyết tật trên kim loại cơ bản và mối hàn bằng phương pháp không phá hủy (NDT)

Thử nghiệm áp suất

Chỉ thử nghiệm áp suất khi các bước kiểm tra trên có kết quả đạt yêu cầu. Thời hạn thử không quá 6 năm/1 lần.

Kiểm tra các cơ cấu an toàn, thiết bị bảo vệ, đo kiểm

Các cơ cấu bảo vệ an toàn, các thiết bị đo lường gắn trên nồi hơi phải được tháo ra và kiểm định khi kiểm định nồi hơi:

•  Kiểm định van an toàn
• Áp kế
• Thiết bị đo mức
• Rơ le nhiệt độ, áp suất
• Hệ thống nối đất, cách điện vỏ thiết bị
• Kiểm định van an toàn nồi hơi

Kiểm tra vận hành lò hơi

Chỉ thực hiện khi các bước kiểm tra trên được coi là đạt yêu cầu. Kết nối các thiết bị phụ trợ, các cơ cấu an toàn… tiến hành chạy thử ở áp suất làm việc cho phép. 

Thời gian kiểm định lò hơi, nồi hơi

Việc kiểm định kỹ thuật an toàn lò hơi (nồi hơi) được thực hiện khi:

• Kiểm định lần đầu sau khi lắp đặt, trước khi đưa vào sử dụng
• Kiểm định định kỳ trong quá trình sử dụng. Thông thường chu kỳ kiểm định an toàn nồi hơi là 2 năm/lần.
• Chế độ kiểm định bất thường là chế độ kiểm định được tiến hành khi có yêu cầu của cơ quan chức năng, đơn vị sử dụng. Khi có thay đổi về vị trí lắp đặt hoặc sau khi thay thế, sửa chữa. Lò hơi có thời gian ngưng sử dụng trên 12 tháng.

Ngoài ra, lò hơi có thể được kiểm định trong các trường hợp sau:

• Kiểm định lò hơi trước khi xuất xưởng
• Kiểm định lò hơi xuất khẩu, nhập khẩu

Xem video về kiểm định lò hơi

Các sự cố điển hình trong vận hành hệ thống nồi hơi ống nước và nguyên nhân của chúng

Các loại vấn đề	Sự cố trong vận hành hệ thống nồi hơi	Nguyên nhân của những sư cố
Đóng cáu cặn	Giảm hiệu suất của lò hơi, Sự giãn nở hoặc nổ của các ống gia nhiệt do quá nhiệt.	Rò rỉ hạt rắn, silica, v.v., từ chất làm mềm hoặc chất khử khoáng, Kiểm soát xả đáy không phù hợp , Xử lý hóa chất không thích hợp.
Ăn mòn	Các hư hỏng do ăn mòn của hệ thống nồi hơi bao gồm đường nước cấp, hơi và nước ngưng, Sự tạo cáu cặn do các sản phẩm ăn mòn gây ra.	Nước cấp không đủ khử độc, Xử lý khử oxy không đủ, Kiểm soát độ pH của nước cấp, nước lò hơi và nước ngưng không đủ.
Quá trình chuyển chất rắn hòa tan vào đường ống*	Giảm chất lượng hơi, Giảm hiệu suất tuabin do đóng cặn, Giảm chất lượng sản phẩm được xử lý bằng hơi.	Quá nồng độ của nước lò hơi, Sự nhiễm bẩn của nước lò hơi với các chất hữu cơ, Biến động của tải vận hành lò hơi, Các khiếm khuyết của bộ tách hơi.

* Chuyển chất rắn hòa tan trong nước nồi hơi vào đường hơi (Carryover).

Cấu trúc điển hình của nồi hơi ống nước

 

Nguồn bài viết: 

https://martech.com.vn/

https://kiemdinhsitc.com

https://dichvulohoi.com/

https://tiengmanh.com/

https://www.baoduongcokhi.com/

Related Posts by Categories