Xả đáy

Các yếu tố liên quan đến việc loại bỏ chất rắn lơ lửng từ lò hơi, bao gồm van, đường ống và bình xả, kèm theo các phép tính.

Xả đáy

Chất rắn lơ lửng có thể được giữ lơ lửng miễn là nước lò hơi được khuấy đảo, nhưng ngay khi quá trình khuấy đảo dừng lại, chúng sẽ lắng xuống đáy lò hơi. Nếu không được loại bỏ, chúng sẽ tích tụ và, theo thời gian, sẽ cản trở quá trình truyền nhiệt từ các ống lửa lò hơi, gây quá nhiệt và thậm chí có thể hỏng. Phương pháp được khuyến nghị để loại bỏ bùn này là qua các đợt xả ngắn, mạnh bằng van tương đối lớn ở đáy lò hơi. Mục đích là cho bùn thời gian để phân phối lại để nhiều hơn có thể được loại bỏ trong lần xả tiếp theo. Vì lý do này, một lần xả bốn giây mỗi tám giờ hiệu quả hơn nhiều so với một lần xả mười hai giây trong ca tám giờ đầu tiên, và sau đó không có gì trong phần còn lại của ngày. Nước xả sẽ đi vào hầm xả lót gạch bên dưới mặt đất, hoặc bình xả kim loại đặt trên mặt đất. Kích thước bình được xác định bởi lưu lượng nước xả và hơi nước bốc hơi nhanh đi vào bình khi van xả được mở. Các yếu tố ảnh hưởng lớn đến tốc độ xả là:

• Áp suất lò hơi
• Kích thước đường ống xả.
• Chiều dài đường ống xả giữa lò hơi và bình xả. Trong thực tế, chiều dài tối thiểu hợp lý của đường ống xả là 7,5 m, và hầu hết các bình xả được định cỡ trên cơ sở này. Đường ống xả sẽ chứa các uốn cong, van một chiều và bản thân van xả; và các phụ kiện này sẽ tăng giảm áp suất dọc theo đường ống xả. Chúng có thể được coi dưới dạng ‘chiều dài ống thẳng tương đương’, và có thể được cộng vào chiều dài ống để cho tổng chiều dài tương đương. Bảng 3.14.1 cho biết chiều dài tương đương của các van và phụ kiện khác nhau. Trong thực tế, chiều dài tối thiểu hợp lý của đường ống xả là 7,5 m, và hầu hết các bình xả được định cỡ trên cơ sở này. Đường ống xả sẽ chứa các uốn cong, van một chiều và bản thân van xả; và các phụ kiện này sẽ tăng giảm áp suất dọc theo đường ống xả. Chúng có thể được coi dưới dạng ‘chiều dài ống thẳng tương đương’, và có thể được cộng vào chiều dài ống để cho tổng chiều dài tương đương. Bảng 3.14.1 cho biết chiều dài tương đương của các van và phụ kiện khác nhau. Trong trường hợp hiếm hoi mà tổng chiều dài tương đương nhỏ hơn 7,5 m, bình phải được định cỡ dựa trên lưu lượng cao hơn. Trong những trường hợp này, nhân áp suất lò hơi với 1,15 để tính tốc độ xả từ Hình 3.14.1. Đường ống xả trên 7,5 m có thể được đọc trực tiếp từ đồ thị này. Ví dụ 3.14.1: Với áp suất lò hơi 10 bar g, chiều dài tương đương đường ống xả 40 mm được tính là 10 m, do đó, tốc độ xả là 6,2 kg/s (xem Hình 3.14.1). Có hai yếu tố quan trọng cần nhận biết với xả đáy: Nội dung năng lượng của nước xả Năng lượng chứa trong nước được xả là entanpi lỏng của nước ở nhiệt độ bão hòa ở áp suất lò hơi. Trong Ví dụ 3.14.1, áp suất lò hơi là 10 bar g, và từ bảng hơi nước, hf là 782 kJ/kg. Vậy tốc độ năng lượng được giải phóng từ lò hơi là: 782 kJ/kg x 6,2 kg/s = 4,85 MW Thay đổi thể tích Trong thời gian xả 3 giây, lượng nước được xả là: 6,2 kg/s x 3 giây = 18,6 kg Thể tích của 18,6 kg nước được xả là: 18,6 kg x 0,001 m3/kg = 0,0186 m3 Từ tính toán hơi bốc nhanh, 16% nước ở nhiệt độ bão hòa 10 bar g sẽ bốc hơi thành hơi nước khi áp suất giảm xuống khí quyển. Hơi nước ở áp suất khí quyển có thể tích lớn hơn nhiều so với nước và mỗi kg chiếm 1,673 m3 không gian. Thể tích hơi bốc nhanh từ 18,6 kg nước lò hơi là: (18,6 kg x 16%) x 1,673 m3/kg = 4,98 m3 Để so sánh, thể tích nước được giảm xuống: (18,6 kg x 84%) x 0,001 m3/kg = 0,0156 m3 Lưu lượng năng lượng rất cao, và sự thay đổi thể tích khổng lồ giữa phía thượng lưu và hạ lưu của van xả, có nghĩa là các lực phản ứng đáng kể được tạo ra, và việc xả lò hơi phải được xử lý một cách an toàn.

Quy định và hướng dẫn

Tại Vương quốc Anh, do các lực liên quan và khả năng gây thương tích cho nhân viên và môi trường, việc xả lò hơi được quy định trong nhiều đạo luật và Hướng dẫn từ Cơ quan Y tế và An toàn.

Sau đây được áp dụng tại Vương quốc Anh, và có các tương đương địa phương ở nhiều nơi khác trên thế giới:

• Đạo luật Nhà máy (1961).
• Đạo luật Y tế và An toàn tại Nơi làm việc (1974).
• Đạo luật Y tế Công cộng (1936).
• Hướng dẫn Y tế và An toàn PM60, BG01 và INDG436.
• Quy định về Hệ thống Áp suất và Bình khí Di động (1989).
• Chỉ thị Thiết bị Áp suất Châu Âu (PED), (2002). Việc tuân thủ có thể bắt buộc hoặc không, nhưng sự cố tại nhà máy hoặc thương tích cho nhân viên chắc chắn sẽ liên quan đến thanh tra nhà máy và có thể là kiện tụng. Xin lưu ý: Các hình minh họa trong mô-đun này là sơ đồ và một số phụ kiện lò hơi thiết yếu, ví dụ, ống thủy đã được bỏ qua để rõ ràng. Các quốc gia khác ngoài Vương quốc Anh nên xác nhận các tương đương địa phương của những điều trên, nhưng trong mọi trường hợp nên nhấn mạnh tầm quan trọng của:
• Thông thường.
• Thực hành kỹ thuật và lắp đặt tốt.
• An toàn. Trong mọi trường hợp, điều quan trọng là đảm bảo cách ly đầy đủ cho mục đích bảo dưỡng và ngăn chặn dòng chảy ngược. Việc lắp thiết bị kiểm soát TDS trên các hệ thống nhiều lò hơi phải bao gồm van không trả và van cách ly để ngăn áp suất/dòng chảy từ lò hơi này tác động lên lò hơi khác. Điều này đặc biệt quan trọng khi lò hơi ngừng hoạt động, vì van kiểm soát TDS có thể không được thiết kế để kín áp suất phía hạ lưu. Thực hành kỹ thuật tốt luôn xem xét điều gì sẽ xảy ra nếu van điều khiển bị rò nước hoặc hơi. Trong trường hợp xấu nhất, việc thiếu van không trả và van cách ly có thể gây nguy hiểm cho nhân viên làm việc trên hoặc trong lò hơi đã tắt.

Van xả đáy

Tại Vương quốc Anh, loại van này được quy định trong Đạo luật Nhà máy (1961). Điều 34 cấm nhân viên vào bên trong các lò hơi cụ thể trừ khi:

• Tất cả các đầu vào mà hơi nước hoặc nước nóng có thể đi vào lò hơi (từ bất kỳ phần nào khác của hệ thống) được ngắt khỏi phần đó; hoặc
• Tất cả các van hoặc vòi kiểm soát việc vào của hơi nước hoặc nước được đóng và khóa an toàn. Khi có ống xả hoặc bình xả chung, van xả được chế tạo sao cho chỉ có thể mở bằng chìa khóa mà không thể tháo ra cho đến khi van xả được đóng; và đây là chìa khóa duy nhất được sử dụng trong phòng lò hơi. Xả đáy tự động điều khiển bằng bộ hẹn giờ Hiện nay có thể tự động hóa van xả đáy bằng bộ hẹn giờ chuyên dụng nối với van bi vận hành bằng khí nén. Bộ hẹn giờ phải có khả năng mở van vào thời điểm cụ thể và giữ nó mở trong một số giây nhất định. Sử dụng xả đáy tự động đảm bảo rằng hành động quan trọng này được thực hiện thường xuyên và giải phóng người vận hành lò hơi cho các nhiệm vụ khác. Với các hệ thống nhiều lò hơi, cần liên kết các van sao cho không quá một van có thể mở tại một thời điểm, vì điều này sẽ quá tải bình xả. Điều này có thể thực hiện đơn giản nhất bằng cách so le thời gian đặt của các bộ hẹn giờ xả riêng lẻ, hoặc bằng cách đặt thời gian xả riêng lẻ theo trình tự.

Bình xả, theo tiêu chuẩn Vương quốc Anh

Bình xả là giải pháp thay thế được ưu tiên hơn hầm xả. Thông tin sau được trích từ Hướng dẫn HSE PM60 và cung cấp thông tin có thể hữu ích ở các nơi ngoài Vương quốc Anh: Truyền thống, bình xả có đầu vào tiếp tuyến. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là bình bị yếu về cấu trúc tại điểm đầu vào đi vào. Giải pháp thay thế được ưu tiên là đưa đường ống xả vào theo hướng tâm, tạo bình có cấu trúc tốt hơn, và sau đó lắp bộ khuếch tán bên trong bình. Bố cục này cũng giảm xói mòn có thể xảy ra bên trong bình có đầu vào tiếp tuyến. Tiêu chuẩn chế tạo Bình sẽ cần tuân thủ Chỉ thị Thiết bị Áp suất Châu Âu (2002) cho nhóm khí 2. Chỉ thị này hướng dẫn nhà sản xuất tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế và chế tạo. Vì đây là thông số kỹ thuật bình áp suất, bình cũng cần có provision cho kiểm tra bao gồm cửa tiếp cận và van xả. Nhiệt độ và áp suất thiết kế Áp suất thiết kế bình xả phải ít nhất bằng 25% áp suất làm việc tối đa của lò hơi và nhiệt độ thiết kế phải lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ bão hòa cho áp suất thiết kế bình. Kích thước Điều này phụ thuộc vào áp suất lò hơi và kích thước đường ống xả, tuy nhiên:

• Cửa xả phải đủ lớn để áp suất trong bình không vượt quá 0,35 bar g.
• Thể tích nước đứng phải đảm bảo nhiệt độ nước tràn không vượt quá 43°C. Vận hành Bình phải vận hành với một lượng nước đứng, và lượng nước phải ít nhất gấp đôi lượng nước xả. Khoảng một nửa thể tích bình phải được chiếm bởi nước đứng và phần còn lại là không gian không khí. Cửa xả Cửa xả phải đảm bảo hơi bốc nhanh được xả an toàn và không có nước tràn đáng kể ở đầu ra ống xả. Cửa xả phải thẳng nhất có thể và lý tưởng được kết thúc bằng đầu xả. Đầu nối cho đồng hồ áp suất Phải có đầu nối cho đồng hồ áp suất, vì bình được chế tạo theo thông số kỹ thuật bình áp suất và cần kiểm tra và thử nghiệm định kỳ. Hệ thống làm mát Thiết bị làm mát phải được lắp trên bình nếu nhiệt độ nước nóng gây ra nhiệt độ đầu ra tại điểm xả vượt quá giới hạn cho phép. Lựa chọn hiệu quả nhất về chi phí cho ứng dụng này là van điều khiển tự hành. Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt độ đặt, van sẽ mở và cho nước máy lạnh vào bình.

Hệ thống nhiều lò hơi

Bố cục đường ống cho hệ thống nhiều lò hơi được đề cập trong Hướng dẫn HSE Vương quốc Anh (PM60); các điểm sau được nêu: Vận hành Chỉ một lò hơi có thể được xả tại một thời điểm. Thực tế, việc định cỡ bình xả sẽ dựa trên lò hơi áp suất cao nhất với kích thước đường ống xả lớn nhất. Cũng tham chiếu đến Đạo luật Nhà máy Vương quốc Anh (1961) quy định điều tương tự. Đường ống Hình 3.14.5 cho thấy bố cục được khuyến nghị cho hệ thống nhiều lò hơi trong đó các đường xả đáy và TDS được đưa riêng về bình xả. Gom nhánh phải ở bình chứ không phải ở lò hơi. Cần có kết nối riêng trên bình cho xả đáy và cho đường hồi xả TDS. Kết nối thứ ba cũng cần trên bình để tuân thủ Hướng dẫn Vương quốc Anh (BG01 và INDG436) về kiểm soát mực nước trong lò hơi. Điều này yêu cầu kết nối cho xả từ buồng điều khiển và ống thủy. Van Khi các đường ống xả nối vào manifold đầu vào trên bình, mỗi đường phải được lắp van không trả dạng vít hoặc van không trả và van cách ly. Điều này để ngăn khả năng hơi nước và nước nóng có áp suất bị xả từ lò hơi đang hoạt động này sang lò hơi khác (bên trong có thể có nhân viên đang làm việc) trong quá trình bảo dưỡng. Ưu tiên là hai van riêng biệt. Van check phải hoạt động thường xuyên, do đó mòn đệm là không thể tránh khỏi.