- Lò hơi là gì?
Lò hơi công nghiệp là thiết bị sử dụng nhiên liệu để đun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như sấy, đun nấu, nhuộm, hơi để chạy tuabin máy phát điện, vv…
Lò hơi (boiler) là một thiết bị chịu áp lực có chức năng biến nước thành hơi nhờ nhiệt năng có được từ việc đốt cháy nhiên liệu hoặc biến đổi từ các nguồn năng lượng khác như điện năng, năng lượng nguyên tử.
Trong hầu hết các ngành công nghiệp, lò hơi – Boiler đều được sử dụng một cách rộng rãi. Tùy thuộc vào từng ngành, từng nhu cầu, điều kiện mà mức độ nhiệt và áp suất của nồi hơi khác nhau. Ví dụ như là:
- Các công ty may mặc: Nồi hơi sẽ dùng để cung cấp nhiệt cho công đoạn giặt, là, ủi
- Các công ty chế biến thực phẩm: Lò hơi sẽ được dùng để sấy khô thực phẩm
- Các nhà máy sản xuất nước giải khát: Nồi hơi được dùng để đun sôi, khử trùng nước
Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, lò hơi công nghiệp thường bị lắng cặn. Theo thời gian lớp cáu cặn sẽ ngày càng dày gây tắc nghẽn đường ống. Điều này làm cho khả năng dẫn nhiệt kém, hiệu quả công việc theo đó mà cũng kém hiệu quả. Vậy tại sao lò hơi, nồi hơi lại xuất hiện cáu cặn? Tác hại và cách xử lý cáu cặn lò hơi như thế nào?
- Nguyên nhân gây cáu cặn lò hơi/ nồi hơi
Cáu cặn và các chất lắng đọng có thể hình thành trên bất cứ bề mặt thiết bị nào tiếp xúc với nước, đặc biệt trên thành ống lò hơi. Các cáu cặn của lò hơi hình thành bởi các tạp chất kết tủa tách ra từ nước trên bề mặt truyền nhiệt của lò hoặc bởi các chất lơ lửng trong nước lắng xuống bề mặt lò, trở nên cứng và bám chặt vào bề mặt. Sự bay hơi nước trong lò là nguyên nhân dẫn đến các tạp chất này ngày càng lắng đọng dày thêm.
Nguyên nhân đầu tiên gây ra cáu cặn bám vào thành lò hơi đó chính là việc vệ sinh lò hơi kém, không xử lý cáu cặn thường xuyên dẫn đến tình trạng cáu cặn kết dính vào thành lò hơi.
Hầu hết cáu cặn trong nồi hơi hầu như bắt nguồn từ độ cứng của nước. Độ cứng này sẽ phản ứng trong môi trường nhiệt và tạo ra cáu cặn bám vào thành nồi hơi. Và đây là là một trong những nguyên nhân nước cứng không được sử dụng trong lò hơi, nồi hơi. Còn muốn sử dụng, người ta phải làm mềm nước cứng trước khi đun sôi để lấy hơi.
Nước cứng cũng không phải nguyên nhân duy nhất gây ra cáu cặn lò hơi, các tạp chất như Canxi, magie, nhôm, sắt, silica,… trong nước cũng là một trong những nguyên nhân gây ra cáu cặn nồi hơi.
Ngoài ra, cáu cặn nồi hơi được gây ra là bởi các tạp chất được kết tủa trực tiếp trong nước và bám vào thành lò hơi hoặc do các chất lơ lửng trong nước lắng vào bám vào thành, bề mặt lò hơi. Sự bay hơi trong nồi hơi sẽ làm cho cáu cặn kết dính và cô đặc hơn
Dưới đây là các vị trí mà cáu cặn thường bám vào nhất:
- Đáy nồi hơi, bao hơi, ống góp có một lớp bùn nhão động lại. Bề dày của lớp này phụ thuộc vào việc xả lò, hiệu quả của việc xả đáy lò và sự tuần hoàn của nước trong nồi.
- Ở khu vực ranh giới phần chứa hơi và nước có một khe trắng mờ mờ nhưng bột xốp dính lại làm nên sự ăn mòn kim loại ở khu vực ranh giới này. (ở một số nồi hơi người ta thiết kế ống xả ván ở khu vực ranh giới mực nước -> giảm sự ăn mòn kim loại).
Chính vì thế, dùng hóa chất tẩy cáu cặn lò hơi là điều vô cùng cần thiết của các doanh nghiệp thường xuyên sử dụng đến nhiệt như may mặc, sản xuất bia, chế biến,… Bởi vì, khi dùng hóa chất tẩy cáu cặn lò hơi mới đảm bảo mọi công việc trong công ty luôn hoạt động mức tối đa.
- Cơ chế hình thành cáu cặn
Nước sử dụng trong các thiết bị trao đổi nhiệt nếu không được xử lý triệt để lượng tổng cứng (làm mềm). Do các thành phần làm cứng nước là các Ion Ca2+; Mg2+ ……chưa loại bỏ được triệt để, do vậy khi thiết bị hoạt động, vạn hành sẽ hình thành cáu cặn trên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống theo phản ứng như:
Ca2+ + CO32- = CaCO3 (kết tủa cặn)
Mg2+ + CO32- = MgCO3 (kết tủa cặn)
Như vậy, thành phần chính của cặn bám trên hệ thống đường ống là cặn CaCO3; MgCO3, và muối Silic….
Ngoài ra, cặn bám trên bề mặt thiết bị còn gồm các tạp chất, cặn bẩn chưa được lọc, loại bỏ triệt để trong nước và các Oxit do quá trình Oxy hóa bề mặt thiết bị khi tiếp xúc với môi trường nước và khi làm việc trong môi trường áp suất, nhiệt độ cao….
3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3
2Cu + O2 = 2CuO
Kết quả kiểm tra thực tế các cặn bám trên bề mặt khi tiếp xúc với nước của các thiết bị trao đổi nhiệt là CaCO3 chiếm 78% và các cặn bám khác như: ( Mage, cacbon SiO2, bùn……………)
Theo kinh nghiệm thực tế, qua các công trình thực hiện triển khai, dặc biệt là qua công trình nghiên cứu tình hình sử dụng và hoạt động của các thiết bị trao đổi nhiệt tại Việt nam cũng như trên thế giới, nguyên nhân chính là do nguồn nước sử dụng không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, và thành phần chính là hàm lượng tổng cứng trong nước cao, do vậy đây là nguyên nhân của sự hình thành cáu cặn rất nhanh và mạnh…. Ví dụ: với lò hơi, với định kỳ 06 – 12 tháng tẩy, vệ sinh cáu cặn một lần, và với trong khoảng thời gian này chiều dày lớp cáu cặn có thể dày từ 1mm-5mm, còn đối với các thiết bị tháp giải nhiệt thì chiều dày lớp caú cặn dao động trong khoảng 1 -2mm….
- Tác hại của cáu cặn trên thiết bị
Cáu cặn hình thành trên bề mặt thiết bị sẽ gây tác hại rất lớn, có thể thống kê một số ảnh hưởng do cáu cặn gây nên như sau:
- Gây ăn mòn trên bề mặt thiết bị, giảm tuổi thọ của thiết bị, không đảm bảo an toàn cho quá trình vận hành và nếu vận hành có thể gây ra sự cố nguy hiểm về an toàn như: Nổ, thủng thiết bị…
- Làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, giảm công suất, năng suất làm việc cảu thiết bị, do đó cũng đồng thời làm tăng, tiêu tốn thêm nhiên liệu, nguyên liệu, năng lượng phục vụ cho quá trình vận hành của thiết bị…..
- Cáu cặn hình thành quá dày sẽ gây nên tắc, thủng đường ống…..Sự cố này khi xử lý khắc phục sẽ ảnh hưởng đến tiến độ công ciệc sản xuất, chất lượng thẩm mỹ cảu thiết bị, tuổi thọ của thiết bị, làm gián đoạn đến sự hoạt động làm việc cảu nhà máy, của dây chuyền sản xuất…..Gây thất thoát, thiệt hại rất lớn
- Những vấn đề về cáu cặn, ăn mòn mà nồi hơi gặp phải
Trong quá trình hoạt động của lò hơi nếu không xử lý nước hoặc xử lý nước không tốt về lâu dài cũng sẽ gây ra cáu cặn cho lò hơi. Vì thế để tránh ảnh hưởng đến lò hơi cũng như hoạt động sản xuất, chúng tôi khuyến cáo quý khách hàng việc đầu tiên nên tẩy rửa lò hơi.
Những vấn đề của lò hơi khi không tẩy rửa
Nếu không thực hiện tẩy rửa lò hơi và tiếp tục sử dụng như hiện tại về lâu dài sẽ gây ra những vấn đề sau:
– Nứt gãy đường ống do quá nhiệt.
Do các chất lắng đọng (nước chưa được xử lý tốt) đi vào lò từ nước cấp lò bị “cô đặc” lên nhiều lần trong lò hơi. Các chất lắng đọng là các chất cách nhiệt, nên sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ gây ra nứt gãy.
– Giảm hiệu quả sinh hơi.
Do các tạp chất sinh ra hạn chế tốc độ bay hơi của nước. Và khi nước bị hạn chế bay hơi lại góp phần vào hiện tượng quá nhiệt, làm sôi lớp màng mỏng sát bề mặt lò và thúc đẩy quá trình lắng đọng.
– Dừng lò để sửa chữa lò ảnh hưởng đến sản xuất.
– Tăng chi phí sửa lò, bảo trì lò : thay thế các ống bị bít do cặn.
– Giảm tuổi thọ lò hơi.
– Ăn mòn
Do chất lượng nước chưa được xử lý tốt, ăn mòn trong quá trình vận hành lò hơi, ăn mòn do cáu cặn gây ra.
– Đóng cáu cặn trong lò hơi.
Do đặc tính của lò hơi là cô đặc dung dịch nên nước cấp sẽ bị cô đặc lại lâu ngày không xả ra ngoài sẽ làm tạo thành cáu bên trong lò ngày càng nhiều thêm.
– Nhiễm bẩn hơi
Do chất lượng nước chưa tốt và cáu cặn bên trong lò có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
– Những lo lắng về một lò hơi vận hành thiếu an toàn
Có thể ảnh hưởng đến tâm lý của người lao động tại Quý doanh nghiệp.
Vì thế việc xử lý nước cấp và nước lò rất quan trọng nhằm kéo dài thời gian bảo trì sửa chữa cũng như tẩy lò.
- Những biện pháp khắc phục, xử lý cáu cặn lò hơi hiệu quả nhất
Công ty Cổ Phần VCS Việt Nam cung cấp các giải pháp, phương pháp xử lý cáu cặn lò hơi hiệu quả.
Dịch vụ tẩy rửa cáu cặn lò hơi của Công Ty Cổ Phần VCS Việt Nam hạn chế sự hình thành cáu cặn trong lò hơi nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động cho lò.
Các vấn đề sau đây cần được quan tâm là phương pháp xử lý cáu cặn lò hơi hiệu quả:
6.1. Kiểm soát chất lượng nước cấp lò hơi đạt tiêu chuẩn
Kiểm soát chất lượng nước cấp lò đạt tiêu chuẩn là đã góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động lò hơi.
Bảng 1: Bảng tiêu chuẩn nước cấp lò hơi
Giá trị Đơn vị tính Giới hạn kiểm soát
Các chỉ tiêu trên cần được kiểm soát trong giới hạn đặc biệt lưu ý kiểm soát chỉ tiêu độ cứng tổng ( Ca2+, Mg2+) vì nếu độ cứng vượt quá giới hạn kiểm soát sẽ là nguyên nhân chính hình thành cáu cặn trong lò hơi theo phản ứng sau:
Với nguồn nước có Ion gây độ cứng cao thì phương pháp xử lý ở đây sẽ sử dụng hệ thống làm mềm nước (hay gọi tắt là Softener).Nước sau khi qua hệ thống làm mềm thì độ cứng sẽ được kiểm soát trong giới hạn ( < 3mg/l) để đạt tiêu chuẩn nước cấp lò.
6.2. Sử dụng hóa chất bảo trì
Tuy nhiên, để đảm bảo cho lò hơi hoạt động hiệu quả, tiết kiệm chi phí vận hành và tăng tuổi thọ cho lò, quý công ty cần phải xử lý nước theo công nghệ trên kết hợp với hóa chất bảo trì để ức chế sự hình thành cáu cặn trong lò hơi. Bởi hệ thống xử lý ngoài lò chỉ giảm thiểu hàm lượng các chỉ tiêu gây cáu cặn, nhưng không hoàn toàn tuyệt đối. Xét về hóa chất bảo trì lò hơi, VCS Việt Nam có loại hóa chất với chức năng chính như sau:
– Hóa chất VCS 2182 (ức chế cáu cặn) có chứa gốc phosphate sẽ tạo kết tủa với độ cứng canxi ở dạng mùn phosphate lưu động. Nhờ đó chúng có tác dụng ức chế quá trình hình thành cáu cặn trong lò hơi. Phản ứng xảy ra như sau:
3Ca2+ + 2PO43- = Ca3(PO4)2
3Mg2+ + 2PO43- = Mg3(PO4)2
Canxi Hydroxit Apatit tồn tại ở dạng cấn lơ lửng, dễ tan trong nước lò và được đưa ra ngoài theo đường xả đáy.
Hóa chất ức chế cáu cặn: VCS 2182 bơm vào lò theo đường nước cấp. Lượng hóa chất bảo trì này sử dụng hiệu quả nhất khi nguồn nước cấp tại quý công ty có độ cứng <3 mg/l.
Ngoài chức năng chính trên, dung dịch hóa chất mang môi trường kiềm, sẽ nâng giá trị pH lên mức đạt tiêu chuẩn kiểm soát (pH cấp lò: 10.5 – 12).
4.2. Tuân thủ chế độ xả đáy hợp lý
Để lò hơi hoạt động hiệu quả và an toàn thì ngoài việc sử dụng nguồn nước đạt tiêu chuẩn cấp lò hơi kết hợp sử dụng hóa chất bảo trì thì vấn đề xả đáy rất cực kỳ quan trọng. Để quý khách hàng có thể kiểm soát được các giá trị trong nước lò và tần suất xả đáy đã hợp lý chưa thì VCS Việt Nam giới thiệu đến quý khách hàng bộ thiết bị kiểm tra nhanh đối với 02 chỉ tiêu pH và TDS.
Hình 3: Bút đo pH
Hình 4: Bút đo TDS
- Quy trình tẩy rửa cáu cặn lò hơi
Lò hơi qua một thời gian hoạt động (2 năm đối với lò có chế độ bảo trì tốt và ít hơn với lò không được bảo trì tốt) sẽ hình thành cáu cặn đóng bám rất nhiều.
Việc tẩy rửa lò hơi lúc này là rất cần thiết. Vậy thời gian cần dừng lò để tẩy rửa cáu cặn là bao lâu? Thông thường, VCS sẽ thực hiện tẩy cáu cặn cho 01 lò hơi trong thời gian 03 ngày:
Quy trình này bao gồm các bước:
Bước 1: Xả bỏ nước cũ, châm nước sạch vào lò hơi để làm nguội lò.
Bước 2: Lắp hệ thống châm và tuần hoàn hóa chất tẩy rửa cáu cặn lò hơi.
Bước 3: Châm hóa chất ức chế vào lò hơi, tuần hoàn và ngâm qua đêm
Bước 4: Châm hóa chất tẩy vào lò hơi. Chạy tuần hoàn, kiểm tra nồng độ hóa chất tẩy rửa đến khi đạt mức ổn định. Sau đó xả bỏ, châm nước sạch vào lò hơi
Bước 5: Châm hóa chất trung hòa vào lò hơi, tuần hoàn và ngâm qua đêm.
Bước 6: Xả bỏ toàn bộ hóa chất trong lò hơi ra ngoài, bơm nước sạch vào lò hơi súc rửa liên tục để tống cáu cặn đã bị làm mềm ra ngoài. Rửa lò hơi đến khi pH nước xả ra tương đương pH nước cấp vào thì dừng.
Bước 7: Vệ sinh khu vực, lắp lại mặt bích và chạy thử lò hơi. Kết thúc quá trình tẩy rửa cáu cặn lò hơi.
Thời gian cần để thực hiện tất cả các bước trên là 03 ngày. Chúng tôi sử dụng 03 loại hóa chất với 03 tính năng nhằm đảm bảo hiệu quả loại bỏ cáu cặn lò hơi và vẫn đảm bảo an toàn cho lò hơi.
Một số công ty sản xuất khó sắp xếp được thời gian dừng lò hơi lâu, chúng tôi có thể rút ngắn thời gian còn 02 ngày (36 – 48 giờ)
Không thể thực hiện tẩy lò hơi với thời gian ngắn hơn, vì sẽ không đảm bảo được hiệu quả loại cáu cặn và làm không đúng theo quy trình kiểm soát sẽ gây ăn mòn lò hơi của Khách hàng.
- Các loại hóa chất sử dụng trong quá trình ức chế cáu cặn nồi hơi
Quý khách hàng tham khảo các sản phẩm hóa chất ức chế ăn mòn, cáu cặn lò hơi như :
- HÓA CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN VÀ CÁU CẶN TRONG LÒ HƠI – VCS 2182
- Liên hệ với đội ngũ kỹ thuật Công ty Cổ phần VCS Việt Nam.
- Hotline: 0919 105 399; 0918 231 899 để được tư vấn, khảo sát và sử dụng hóa chất thích hợp.
Lưu lượng và cách sử dụng cụ thể thế nào sẽ phụ thuộc vào mức độ lò hơi bị cáu cặn.
- Ưu điểm khi sử dụng hóa chất tẩy rửa cáu cặn nồi hơi
Sử dụng hóa chất + kiểm soát nước đầu vào tốt ( độ cứng ≤ 3mg/l) thì lò hơi tối thiểu 2 – 3 năm sẽ xuất hiện cặn. Trường hợp ngược lại thì khoảng 6 -12 tháng sẽ xuất hiện cặn.
Hình : Cáu cặn không tồn tại trong lò hơi
Hình : Cáu cặn trong lò hơi
Bảng. Tương quan giữa độ dày cặn đóng trong lò hơi
Source: Water treatment book.
– Giảm chi phí tẩy rửa.
– Giảm thiểu chi phí sửa chữa và bảo trì.
– Nâng cao hiệu quả hoạt động cho lò hơi.
– Hơi nước và nước không bị ô nhiễm bởi chất sắt từ bề mặt kim loại.
– Tăng tuổi thọ lò hơi.
– Cần ít nhiên liệu vì khả năng truyền nhiệt cao.
– Giảm nổ lò hơi.
Hình : Nổ lò hơi ( tham khảo)
– Xiphông và van không bị nghẹt.
- Lợi ích của tẩy cáu cặn lò hơi
Lợi ích của tẩy rửa lò hơi
- Làm sạch trên 95% cáu cặn bám trong lò hơi
- Giảm nguy cơ nứt gãy đường ống, hư hỏng do quá nhiệt.
- Giảm nguy cơ ăn mòn
- Giảm thiểu chi phí sửa chữa và bảo trì.
- Hơi nước và nước không bị ô nhiễm bởi chất sắt từ bề mặt kim loại
- Tăng tuổi thọ lò hơi.
- Cần ít nhiên liệu vì khả năng truyền nhiệt cao.
- Lò hơi hoạt động an toàn, hiệu quả
- Hiệu quả tẩy cặn lò hơi
Hậu quả lớn nhất của hiện tượng cáu cặn là sự quá nhiệt có thể dẫn đến ống lửa bị nứt gãy. Độ dẫn nhiệt của lớp cáu xốp chỉ tương tự như độ dẫn nhiệt của gạch cách nhiệt. Vì thế lớp cáu đóng vai trò như một lớp cách nhiệt và ngăn cản sự truyền nhiệt hiệu quả qua các ống lửa đến khối nước sôi sục chứa trong lò.
Sự giảm sút của độ dẫn nhiệt cũng đồng nghĩa với hiệu quả thấp của lò, gây nên hiện tượng quá nhiệt và có thể làm cho các ống lửa mềm đi, phồng lên và nứt gãy vì vật liệu chế tạo ống lửa phải làm việc ở một nhiệt độ quá ngưỡng cho phép.
Đối với lò hơi ống nước, cáu cặn trong lò còn có thể gây nghẹt hoặc là vật cản trên đường bay hơi hạn chế sự bay hơi của nước trong ống, cũng gây nên sự quá nhiệt của ống.
Các chất lắng đọng đi vào lò từ nước cấp lò (là hỗn hợp của nước nguồn và nước ngưng tụ) và bị “cô đặc” lên nhiều lần trong lò hơi. Kết quả là sự lắng đọng các chất đó xảy ra trên bề mặt trong của lò, đặc biệt tại những chỗ trao đổi nhiệt mạnh. Các chất lắng đọng là các chất cách nhiệt, nên sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ gây ra nứt gãy. Các chất này cũng hạn chế tốc độ bay hơi của nước. Và khi nước bị hạn chế bay hơi lại góp phần vào hiện tượng quá nhiệt, làm sôi lớp màng mỏng sát bề mặt lò và thúc đẩy quá trình lắng đọng.
Một khía cạnh quan trọng khác là hiện tượng ăn mòn có thể xảy ra bên dưới lớp cáu cặn. Nói chung, lớp cáu cặn và sự lắng đọng sẽ gây nên:
- Tiêu thụ nhiên liệu tăng do hiệu quả truyền nhiệt kém.
- Nứt gãy đường ống do quá nhiệt.
- Tăng thời gian chết do sửa chữa lò.
- Tăng chi phí sửa lò, bảo trì lò.
- Giảm tuổi thọ lò hơi.
- Nguy hiểm đến tính mạng con người do hiện tượng nổ lò.
- Lưu ý sau khi tẩy rửa lò hơi.
Tẩy lò hơi cũ: Mục đích loại bỏ cáu cặn bám bên trong lò hơi.
Tẩy lò hơi mới: Mục đích loại bỏ các tạp chất bẩn, xỉ hàn, dầu mỡ trong quá trình sản xuất, chế tạo.
Vậy, khi tẩy rửa lò hơi cũ và mới cần phải lưu ý những điểm nào?
- Quy trình tẩy rửa được xây dựng dựa trên cơ sở nào.
- Cặn bẩn trong lò hơi có được tẩy sạch ra sao.
- Hóa chất tẩy có gây ăn mòn, hư hỏng đến thiết bị hay làm giảm tuổi thọ của lò hơi hay không.
- Hóa chất tẩy có được vệ sinh sạch sau khi thực hiện tẩy hay không.
- Hóa chất có ảnh hưởng tới môi trường hay không.
- Thời gian tẩy lò hơi mất bao lâu.
- Đánh giá hiệu quả tẩy rửa dựa trên cơ sở nào.
- Chi phí tẩy lò là bao nhiêu.
