Chất lượng hơi nước ảnh hưởng đến năng lượng sẵn có cho truyền nhiệt. Đó là lý do tại sao kiểm soát chất lượng là yếu tố then chốt cho hiệu quả quy trình và công nghiệp.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng hơi nước, những thách thức mà hơi nước kiểm soát kém có thể gây ra và cách cải thiện chất lượng hơi nước bạn tạo ra.
Tình trạng lý tưởng của hơi nước là gì?
Hơi nước lý tưởng để sử dụng trong quy trình công nghiệp của bạn là sạch, khô và không chứa khí không ngưng tụ và các loại khí khác. Hơi nước trong tình trạng này là loại hiệu quả nhất cho truyền nhiệt1. Các bảng hơi nước giúp bạn quản lý việc tạo và phân phối hơi nước cũng giả định rằng bạn tạo ra hơi nước có những phẩm chất này.
Để tối ưu hóa chất lượng hơi nước2, bạn cần theo dõi các điều kiện trong phòng lò hơi, đảm bảo bảo trì thường xuyên các đường ống phân phối hơi nước và thực hiện kiểm soát trên toàn nhà máy. Nếu không có những thực hành làm việc tốt này, bạn sẽ có thể gặp các vấn đề kỹ thuật và bảo trì.
Các vấn đề của hơi nước ướt là gì?
Trong khi hơi nước phải hoàn toàn khô, sẽ luôn có một mức độ hơi ẩm trong hơi nước được tạo ra bởi phòng lò hơi. Hẩm lượng hơi ẩm trong hơi nước được đo bằng hệ số khô, tỷ lệ hơi nước là khô.
Ví dụ, trong đồ thị pha hơi nước, hệ số khô 50% (A) có nghĩa là hơi nước 50% khô và 50% ướt.
Khi bạn tạo ra hơi nước mà không kiểm soát chất lượng, bạn có thể có quá nhiều hơi ẩm hoặc hệ số khô kém. Đó là khi các vấn đề xảy ra, vì hơi nước bạn tạo ra và phân phối ướt hơn so với thiết kế của nhà máy.
Hiệu quả quy trình kém
Hơi nước ướt giảm hiệu quả truyền nhiệt theo nhiều cách. Thứ nhất, hơi nước càng ướt, càng ít năng lượng hữu ích có sẵn trong hơi nước. Có sự giảm khối lượng hơi nước đến quy trình do hệ số khô thấp.
Ngoài ra, các bộ trao đổi nhiệt trong quy trình của bạn được thiết kế để hoạt động với hệ số khô dự kiến của hơi nước. Tuy nhiên, nếu bạn tạo ra hơi nước ướt hơn dự kiến, bộ trao đổi nhiệt sẽ không hoạt động hiệu quả. Khi hơi nước đến bộ trao đổi nhiệt, sẽ mất nhiều thời gian hơn để lấy năng lượng nhiệt cần thiết từ hơi nước. Thời gian quy trình có thể kéo dài, bạn có thể không đạt được nhiệt độ quy trình yêu cầu, và sản phẩm có thể bị hỏng.
Hơi nước ướt cũng dễ ngưng tụ hơn và mất năng lượng vào đường ống phân phối. Ví dụ, bạn có thể tạo ra 10.000kg/h hơi nước nhưng mất 500kg/h vào đường ống. Kết quả là, bạn phải tạo ra nhiều hơi nước hơn để cung cấp mức năng lượng nhiệt yêu cầu cho các quy trình.
Nói cách khác, hơi nước ướt kém hiệu quả hơn cho truyền nhiệt.
Xói mòn và ăn mòn
Hơi ẩm trong hơi nước có thể xói mòn đường ống. Khi áp suất hơi nước mang các giọt hơi ẩm dọc theo đường ống ở tốc độ cao, ma sát của các giọt nước với đường ống gây ra hư hỏng theo thời gian.
Sự hiện diện của hơi nước ướt cũng làm tăng nguy cơ ăn mòn. Phản ứng hóa học của hơi ẩm trên đường ống kim loại làm suy giảm đường ống và giảm tuổi thọ sử dụng.
Xói mòn và ăn mòn đều làm tăng yêu cầu bảo trì cho các đường ống phân phối hơi nước.
Cục nước và va nước
Khi hơi nước ướt ngưng tụ trong đường ống hơi, chất lỏng rơi xuống đáy ống. Khi các giọt ngưng tụ tăng lên, chúng tạo thành một cục nước, bị đẩy qua đường ống bởi chuyển động của hơi nước.
Tuy nhiên, khi có khúc cua trong ống, tác động của nước va vào ống có thể gây ra tiếng ồn và rung, được gọi là va nước. Thiệt hại do va nước gây ra có nghĩa là công việc bảo trì thêm là cần thiết và có thể giới hạn tuổi thọ của đường ống.
Cách kiểm soát độ khô của hơi nước
Có các biện pháp kiểm soát khác nhau bạn có thể sử dụng để giảm hơi ẩm trong hơi nước và giảm thiểu hệ số khô.
Bộ tách hơi nước
Bộ tách hơi nước loại bỏ các giọt hơi ẩm từ dòng hơi nước và được sử dụng trước khi hơi nước vào thiết bị quan trọng trong nhà máy.
Các bộ tách sử dụng lá chắn để ngăn các giọt nước đi qua trong khi hơi nước khô được phép tiếp tục chảy qua ống. Các giọt nước và bất kỳ ngưng tụ nào sau đó thoát ra khỏi hệ thống.
Tại sao hơi nước cần phải sạch?
Cặn vôi bám trên thành ống và trong bộ trao đổi nhiệt ảnh hưởng đến chất lượng hơi nước và giảm hiệu quả truyền nhiệt. Bẩn cũng có thể do vật liệu nối hoặc hàn dư thừa, dẫn đến xói mòn trong đường ống, bẫy hơi và van.
Cặn vôi có thể xảy ra do xử lý nước không đúng cách hoặc vận hành lò hơi. Những điều này có thể gây ra tạp chất trong lò hơi được truyền qua các giọt hơi ẩm.
Cách giữ hơi nước sạch
Lắp đặt lọc đường ống loại bỏ bụi bẩn và ngăn ngừa ô nhiễm hơi nước. Thực hành kỹ thuật tốt là lắp đặt lọc trước bẫy hơi, van và các thiết bị quan trọng khác.
Kiểm soát lò hơi cũng rất cần thiết để loại bỏ hóa chất và khoáng chất trong nước tích tụ dưới dạng chất rắn trong lò hơi. Van xả đáy trong lò hơi cải thiện chất lượng nước và hơi nước. Mở van cho phép áp suất hơi nước trong lò hơi thổi bay cặn.
Không khí trong hơi nước gây ra vấn đề gì?
Đường ống cấp hơi nước chứa không khí khi khởi động, vì không khí bị hút vào bởi chân không tạo ra khi hệ thống trước đó đã tắt và hơi nước ngưng tụ. Không khí cũng có thể có mặt trong nước dùng để cấp lò hơi. Trừ khi bạn loại bỏ không khí và các loại khí không ngưng tụ khác, chúng sẽ làm giảm nhiệt độ hơi nước.
Vì không khí là chất dẫn kém của năng lượng nhiệt, một khối không khí trong hơi nước cũng sẽ đóng vai trò như rào cản trong bộ trao đổi nhiệt, giảm hiệu quả quá trình truyền nhiệt.
Không khí trong hơi nước gây ra vấn đề gì?
Đường ống cấp hơi nước chứa không khí khi khởi động, vì không khí bị hút vào bởi chân không tạo ra khi hệ thống trước đó đã tắt và hơi nước ngưng tụ. Không khí cũng có thể có mặt trong nước dùng để cấp lò hơi. Trừ khi bạn loại bỏ không khí và các loại khí không ngưng tụ khác, chúng sẽ làm giảm nhiệt độ hơi nước.
Vì không khí là chất dẫn kém của năng lượng nhiệt, một khối không khí trong hơi nước cũng sẽ đóng vai trò như rào cản trong bộ trao đổi nhiệt, giảm hiệu quả quá trình truyền nhiệt.
Cách loại bỏ không khí khỏi hơi nước
Khi bạn đổ đầy hệ thống bằng hơi nước, nó sẽ đẩy không khí về phía các điểm xả và các điểm xa, những điểm xa nhất từ đầu vào hơi nước. Thêm bẫy hơi vào các điểm xả và van xả khí vào các điểm xa cho phép bạn loại bỏ không khí khỏi hệ thống.
Tạo ra hơi nước chất lượng tốt nhất
Để tối đa hóa hiệu quả sử dụng hơi nước cho truyền nhiệt, bạn cần tạo ra hơi nước trong điều kiện lý tưởng. Điều đó có nghĩa là đảm bảo nó khô nhất có thể để tối ưu hóa năng lượng hữu ích sẵn có cho truyền nhiệt. Giữ hơi nước sạch và giảm thiểu hơi ẩm sẽ giảm các vấn đề bảo trì trong đường ống hơi. Loại bỏ không khí khỏi đường ống hơi cũng giúp cải thiện hiệu quả truyền nhiệt.
