Phụ kiện và Bộ phận lắp đặt của Lò hơi

Tổng quan về các phụ kiện, thiết bị và bộ điều khiển cần thiết cho lò hơi, từ bảng tên và van an toàn đến ống thủy và bộ điều khiển mực nước.

Bảng tên lò hơi

Vào nửa sau thế kỷ 19, các vụ nổ lò hơi xảy ra rất phổ biến. Do đó, một công ty đã được thành lập tại Manchester với mục tiêu giảm số lượng vụ nổ bằng cách đưa lò hơi vào kiểm tra độc lập. Công ty này thực chất là tiền thân của Liên đoàn An toàn (SAFed) ngày nay, cơ quan mà sự chấp thuận là bắt buộc đối với các bộ điều khiển và phụ kiện lò hơi tại Vương quốc Anh.

Sau một thời gian tương đối ngắn, chỉ có 8 trong số 11.000 lò hơi được kiểm tra bị nổ. So sánh với 260 vụ nổ lò hơi ở những lò không được kiểm tra theo chương trình. Thành công này đã dẫn đến Đạo luật Nổ Lò hơi (1882), bao gồm yêu cầu về bảng tên lò hơi. Hình 3.7.1 cho thấy một ví dụ về bảng tên lò hơi.

Số sê-ri và số model xác định duy nhất lò hơi và được sử dụng khi đặt hàng phụ tùng từ nhà sản xuất và trong sổ nhật ký lò hơi chính.

Con số công suất được ghi cho lò hơi có thể được biểu thị theo nhiều cách khác nhau, như đã thảo luận trong các mô-đun trước đó trong khối kiến thức này.

Van an toàn Một phụ kiện quan trọng của lò hơi là van an toàn. Chức năng của nó là bảo vệ vỏ lò hơi khỏi quá áp và nổ. Tại Vương quốc Anh:

Tại Châu Âu, các vấn đề liên quan đến tính phù hợp của van an toàn cho lò hơi được quy định bởi tiêu chuẩn Châu Âu EN 12953. Tại Hoa Kỳ và một số nơi khác trên thế giới, các vấn đề này được quy định bởi tiêu chuẩn ASME. Nhiều loại van an toàn khác nhau được lắp đặt trên hệ thống lò hơi, nhưng nhìn chung chúng đều phải đáp ứng các tiêu chí sau:

• Tổng công suất xả của van an toàn phải ít nhất bằng công suất ‘từ và tại 100°C’ của lò hơi. Nếu sử dụng công suất bay hơi ‘từ và tại’ để định cỡ van an toàn, công suất van an toàn sẽ luôn cao hơn công suất bay hơi thực tế tối đa của lò hơi.
• Công suất xả định mức đầy đủ của van an toàn phải đạt được trong 110% áp suất thiết kế của lò hơi.
• Đường kính trong tối thiểu của van an toàn nối với lò hơi phải là 20 mm.
• Áp suất đặt tối đa của van an toàn phải là áp suất thiết kế (hoặc áp suất làm việc tối đa cho phép) của lò hơi.
• Phải có đủ khoảng cách giữa áp suất vận hành bình thường của lò hơi và áp suất đặt của van an toàn.

Quy định về van an toàn (Vương quốc Anh)

Lò hơi phải được lắp ít nhất một van an toàn có kích thước phù hợp với công suất định mức của lò hơi - Tham khảo EN 12953 để biết chi tiết. Ống xả từ van an toàn phải không bị cản trở và được xả nước ở đáy để ngăn tích tụ ngưng tụ. Thực hành tốt là đảm bảo ống xả được giữ ngắn nhất có thể với số lượng uốn tối thiểu, để không vượt quá áp suất ngược cho phép mà nhà sản xuất van chỉ định. Đường kính trong của ống xả lớn hơn đường kính trong của đầu ra van an toàn là điều hoàn toàn bình thường, nhưng trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn.

Van chặn lò hơi

Lò hơi phải được lắp van chặn (còn gọi là van vương miện) để cách ly lò hơi và áp suất của nó khỏi quy trình hoặc nhà máy. Đây thường là van cổng kiểu góc dạng vít. Hình 3.7.3 cho thấy van chặn điển hình loại này. Trước đây, các van này thường được chế tạo từ gang, với thép và đồng được sử dụng cho các ứng dụng áp suất cao hơn. Tại Vương quốc Anh, BS 2790 (cuối cùng sẽ được thay thế bằng EN 12953) quy định rằng van gang không còn được phép sử dụng cho ứng dụng này trên lò hơi. Gang dẽ (SG) không nên nhầm lẫn với gang xám vì nó có các tính chất cơ học gần bằng thép. Vì lý do này, nhiều nhà chế tạo lò hơi sử dụng van gang SG làm tiêu chuẩn. Van chặn không được thiết kế làm van tiết lưu, và phải mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Luôn phải mở từ từ để ngăn áp suất hạ lưu tăng đột ngột và hiện tượng nước va, đồng thời giúp hạn chế sự giảm áp suất lò hơi và hiện tượng sục nước có thể xảy ra. Để tuân thủ các quy định của Vương quốc Anh, van phải thuộc loại ‘tay quay lên’. Điều này cho phép người vận hành lò hơi dễ dàng thấy vị trí van, ngay cả từ tầng sàn. Van trong hình được trang bị chỉ báo giúp người vận hành dễ dàng hơn. Trên các ứng dụng nhiều lò hơi, van cách ly bổ sung nên được lắp nối tiếp với van vương miện. Ít nhất một trong các van này phải có khả năng khóa ở vị trí đóng. Van bổ sung thường là van cổng dạng vít, loại không trả, ngăn một lò hơi tạo áp cho lò hơi khác. Hoặc, có thể sử dụng van vít với van check dạng đĩa kẹp giữa các mặt bích của van vương miện và chính nó.

Van một chiều nước cấp

Van một chiều nước cấp (như trong Hình 3.7.4 và 3.7.5) được lắp trên đường ống nước cấp lò hơi giữa bơm cấp và lò hơi. Van chặn nước cấp được lắp tại vỏ lò hơi. Van một chiều bao gồm lò xo tương đương với cột nước trong bình nước cấp cao khi không có áp suất trong lò hơi. Điều này ngăn lò hơi bị tràn nước do tĩnh áp từ bình nước cấp. Trong điều kiện vận hành hơi bình thường, van một chiều hoạt động theo cách thông thường để ngăn dòng chảy ngược từ lò hơi vào đường cấp khi bơm cấp không chạy. Khi bơm cấp chạy, áp suất của nó vượt qua lò xo để cấp nước cho lò hơi bình thường. Vì cần độ kín tốt và nhiệt độ liên quan tương đối thấp (thường dưới 100°C), van một chiều với đệm mềm EPDM (Etylen Propylen) thường là lựa chọn tốt nhất.

Kiểm soát chất lượng nước lò hơi

Việc duy trì chất lượng nước là điều cần thiết cho vận hành an toàn và hiệu quả của lò hơi. Việc đo lường và kiểm soát các thông số khác nhau là một chủ đề phức tạp, cũng được quy định bởi nhiều quy tắc. Do đó, chủ đề này sẽ được đề cập chi tiết sau này trong khối kiến thức này. Mục tiêu của các phần tiếp theo chỉ đơn giản là xác định các phụ kiện trên lò hơi.

Kiểm soát TDS

Bộ phận này kiểm soát lượng Tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước lò hơi, đôi khi còn được gọi là ‘xả liên tục’. Kết nối lò hơi thường là DN15 hoặc DN20. Hệ thống có thể là thủ công hoặc tự động. Dù sử dụng hệ thống nào, TDS trong mẫu nước lò hơi được so sánh với giá trị đặt; nếu mức TDS quá cao, một lượng nước lò hơi được xả ra để thay thế bằng nước cấp có mức TDS thấp hơn nhiều. Điều này có tác dụng pha loãng nước trong lò hơi và giảm mức TDS. Trên hệ thống kiểm soát TDS thủ công, nước lò hơi sẽ được lấy mẫu mỗi ca. Hình 3.7.6 cho thấy hệ thống kiểm soát TDS tự động điển hình.

Xả đáy

Bộ phận này đẩy bùn hoặc cặn lắng từ đáy lò hơi ra ngoài. Bộ điều khiển là van lớn (thường DN25 đến DN50) vận hành bằng chìa khóa. Van này thường được mở trong khoảng 5 giây, mỗi ca một lần. Hình 3.7.7 minh họa van xả đáy thủ công vận hành bằng chìa khóa, trong khi Hình 3.7.8 minh họa van xả đáy tự động và vị trí điển hình trong hệ thống xả.

Đồng hồ đo áp suất

Tất cả lò hơi phải được lắp ít nhất một chỉ báo áp suất. Loại thông thường là đồng hồ áp suất đơn giản chế tạo theo EN 12953. Mặt số phải có đường kính ít nhất 150 mm và thuộc loại ống Bourdon, phải được đánh dấu để chỉ áp suất làm việc bình thường và áp suất làm việc tối đa cho phép / áp suất thiết kế. Đồng hồ áp suất được nối với không gian hơi của lò hơi và thường có ống xi-phông dạng vòng chứa hơi ngưng tụ, bảo vệ cơ chế mặt số khỏi nhiệt độ cao. Đồng hồ áp suất có thể được lắp trên các bình áp suất khác như bình xả, và thường có mặt số nhỏ hơn như trong Hình 3.7.9.

Ống thủy và phụ kiện

Tất cả lò hơi phải được lắp ít nhất một chỉ báo mực nước, nhưng những lò có công suất 100 kW trở lên phải được lắp hai chỉ báo. Các chỉ báo thường được gọi là ống thủy tuân thủ EN 12953. Ống thủy hiển thị mực nước hiện tại trong lò hơi, bất kể điều kiện vận hành của lò hơi. Ống thủy phải được lắp sao cho vạch đọc thấp nhất hiển thị mực nước ở 50 mm trên điểm xảy ra quá nhiệt. Chúng cũng phải được trang bị bộ bảo vệ xung quanh, nhưng không được cản trở tầm nhìn mực nước. Hình 3.7.10 cho thấy ống thủy điển hình. Ống thủy dễ bị hư hỏng từ nhiều nguồn, như ăn mòn từ hóa chất trong nước lò hơi, và xói mòn trong quá trình xả, đặc biệt ở phía hơi. Bất kỳ dấu hiệu ăn mòn hoặc xói mòn nào cho thấy cần thay ống mới. Khi kiểm tra kết nối hơi của ống thủy, van nước phải được đóng. Khi kiểm tra kết nối nước của ống thủy, van hơi phải được đóng. Để kiểm tra ống thủy, cần tuân theo quy trình sau:

1. Đóng van nước và mở van xả trong khoảng 5 giây.
2. Đóng van xả và mở van nước. Nước phải trở lại mức làm việc bình thường tương đối nhanh. Nếu không, tắc van nước có thể là nguyên nhân, và cần xử lý ngay.
3. Đóng van hơi và mở van xả trong khoảng 5 giây.
4. Đóng van xả và mở van hơi. Nếu nước không trở lại mức làm việc bình thường tương đối nhanh, có thể tắc van hơi. Cần xử lý ngay. Người vận hành được ủy quyền phải kiểm tra hệ thống đồng hồ nước ít nhất mỗi ngày và phải được cung cấp bảo vệ phù hợp cho mặt và tay, đề phòng bỏng trong trường hợp vỡ ống thủy. Lưu ý: tất cả tay cầm của các van ống thủy phải hướng xuống dưới khi ở trạng thái vận hành.

Bộ bảo vệ ống thủy

Bộ bảo vệ ống thủy phải được giữ sạch. Khi bộ bảo vệ được vệ sinh tại chỗ hoặc tháo ra để vệ sinh, đồng hồ phải được tạm thời đóng. Đảm bảo mực nước đạt trước khi đóng đồng hồ và cẩn thận không chạm hoặc va vào ống thủy. Sau khi vệ sinh và khi bộ bảo vệ đã được lắp lại, đồng hồ phải được kiểm tra và các van được đặt ở vị trí đúng.

Bảo dưỡng

Ống thủy phải được đại tu kỹ lưỡng trong mỗi đợt kiểm tra hàng năm. Thiếu bảo dưỡng có thể dẫn đến đóng cứng đệm và kẹt van. Nếu tay van bị cong hoặc biến dạng, cần đặc biệt cẩn thận để đảm bảo van được mở hoàn toàn. Phụ kiện hư hỏng phải được thay mới hoặc sửa chữa ngay. Ống thủy thường bị đổi màu do điều kiện nước; cũng trở nên mòn và mỏng do xói mòn. Do đó, ống thủy nên được thay mới định kỳ. Luôn có sẵn ống thủy và đệm hình nón dự trữ trong phòng lò hơi. Hãy nhớ:

• Nếu đường hơi bị tắc, mực nước giả cao có thể được hiển thị trên ống thủy. Sau khi kiểm tra đồng hồ, mực nước giả cao vẫn có thể được hiển thị.
• Nếu đường nước bị tắc, mực nước cao giả tạo có thể được quan sát do hơi ngưng tụ trong ống thủy. Sau khi kiểm tra, ống thủy sẽ có xu hướng trống trừ khi mực nước trong lò hơi cao hơn kết nối trên, trong trường hợp đó nước có thể chảy vào ống thủy từ kết nối này.
• Mực nước ống thủy phải được đối xử với sự tôn trọng tối đa, vì đây là chỉ báo trực quan duy nhất về tình trạng mực nước bên trong lò hơi. Bất kỳ mực nước nào được nhận thấy là bất thường phải được kiểm tra ngay khi phát hiện, với hành động ngay lập tức để tắt đầu đốt lò hơi nếu cần.

Bộ điều khiển mực nước

Việc duy trì mực nước đúng trong lò hơi là điều cần thiết cho vận hành an toàn và hiệu quả. Các phương pháp phát hiện mực nước và điều khiển mực nước là chủ đề phức tạp, được quy định bởi nhiều quy tắc. Các phần sau sẽ cung cấp tổng quan ngắn, và chủ đề sẽ được thảo luận chi tiết hơn sau.

Buồng điều khiển mực nước ngoài

Buồng điều khiển mực nước được lắp bên ngoài lò hơi để lắp bộ điều khiển mực nước hoặc báo động, như trong Hình 3.7.11. Chức năng của bộ điều khiển mực nước hoặc báo động được kiểm tra hàng ngày bằng van xả tuần tự. Khi tay quay được xoay hoàn toàn ngược chiều kim đồng hồ, van ở vị trí ‘vận hành bình thường’ và đệm lưng đóng kết nối xả. Mặt số tay quay có thể giống như trong Hình 3.7.12. Một số tay quay không có mặt số, nhưng dựa vào cơ chế để vận hành đúng.

Sau đây là quy trình điển hình có thể được sử dụng để kiểm tra bộ điều khiển khi lò hơi đang dưới áp suất và đầu đốt đang cháy:

• Từ từ xoay tay quay theo chiều kim đồng hồ cho đến khi kim chỉ ở vị trí ‘tạm dừng’ đầu tiên. Kết nối buồng phao bị chắn, kết nối xả được mở, và kết nối nước được thổi qua.
• Tạm dừng 5 đến 8 giây.
• Di chuyển tay quay thêm theo chiều kim đồng hồ đến hành trình đầy đủ. Kết nối nước bị đóng, van xả vẫn mở, và buồng phao và kết nối hơi được thổi qua. Bộ điều khiển lò hơi phải hoạt động như khi mực nước trong lò hơi thấp, tức là bơm chạy và / hoặc còi báo động kêu và đầu đốt ngắt. Hoặc nếu buồng điều khiển mực nước được lắp thêm báo động nước thấp, lò hơi phải khóa.
• Tạm dừng 5 đến 8 giây.
• Từ từ xoay tay quay hoàn toàn ngược chiều kim đồng hồ để đóng vào đệm lưng ở vị trí ‘vận hành bình thường’.
• Van xả tuần tự được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau. Mỗi loại có thể khác nhau về quy trình vận hành. Điều cần thiết là phải tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất liên quan đến thao tác này.

Bộ điều khiển mực nước lắp trong

Hệ thống điều khiển mực nước với cảm biến (hoặc đầu dò) lắp bên trong vỏ lò hơi (hoặc trống hơi) cũng có sẵn. Những hệ thống này cung cấp mức độ an toàn cao hơn so với loại lắp bên ngoài. Hệ thống báo động mực nước cũng có thể cung cấp chức năng tự kiểm tra tính toàn vẹn hệ thống. Vì chúng được lắp bên trong, chúng không chịu các quy trình xả buồng ngoài. Vận hành hệ thống được kiểm tra bằng thử nghiệm bay hơi đến vị trí ‘nước thấp lần 1’, sau đó xả đến vị trí ‘nước thấp lần 2’. Ống bảo vệ được lắp để ngăn chuyển động nước xung quanh cảm biến.

Van xả khí và van phá chân không

Khi lò hơi khởi động từ nguội, không gian hơi đầy không khí. Không khí này không có giá trị nhiệt, và sẽ ảnh hưởng xấu đến hiệu suất hệ thống hơi do tác dụng che phủ bề mặt trao đổi nhiệt. Không khí cũng có thể gây ra ăn mòn trong hệ thống ngưng tụ, nếu không được loại bỏ đầy đủ. Không khí có thể được xả khỏi không gian hơi bằng van đơn giản; thường sẽ được để mở cho đến khi áp suất khoảng 0,5 bar hiển thị trên đồng hồ áp suất. Thay thế cho van thường là van xả khí áp suất cân bằng, không chỉ giải phóng người vận hành lò hơi khỏi công việc xả khí thủ công (và do đó đảm bảo việc này thực sự được thực hiện), mà còn chính xác hơn nhiều và sẽ xả các khí có thể tích tụ trong lò hơi. Hình 3.7.14 cho thấy các van xả khí điển hình. Khi lò hơi ngừng hoạt động, hơi trong không gian hơi ngưng tụ và để lại chân không. Chân không này gây ra áp suất từ bên ngoài lên lò hơi, và có thể dẫn đến rò rỉ cửa kiểm tra lò hơi, hư hỏng các bản phẳng lò hơi và nguy cơ đổ đầy nước lò hơi đã tắt. Để tránh điều này, cần có van phá chân không (xem Hình 3.7.14) trên vỏ lò hơi.