Ngành công nghiệp lò hơi là một trong những ngành đòi hỏi chất lượng nước tốt nhất. Nước cần được đi qua hệ thống làm mềm nước lò hơi (hệ thống làm mềm nước nồi hơi) để đảm bảo loại bỏ các thành phần đóng cặn, phá hủy thiết bị. 

Áp suất nồi càng cao đòi hỏi nước có chất lượng càng tốt. Vậy hệ thống làm mềm nước lò hơi là gì? Sự khác nhau giữa hệ thống của lò hơi áp suất cao và áp suất thấp? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết hôm nay.

1. Tại sao cần phải xử lý nước lò hơi?

Nước được sử dụng để tạo ra năng lượng vì khả năng hấp thụ nhiều nhiệt hơn bất kỳ chất nào khác. Tuy nhiên, nếu trong nước lại có nhiều tạp chất, khí hòa tan sẽ gây ra tác động tiêu cực khi năng lượng dạng hơi nước phát tán trong lò.

Làm mềm nước lò hơi đóng vai trò quan trọng trong việc ức chế cáu cặn và ăn mòn hiệu quả. Cáu cặn thường được hình thành ở thân của lò hơi, các đường ống dẫn hơi nước đi qua và bộ trao đổi nhiệt. Hệ thống giúp loại bỏ những tác nhân gây hại, khiến lò hơi bị hỏng hóc, giảm tuổi thọ, đảm bảo hệ thống hoạt động tốt nhất như:

 Chất rắn lơ lửng, bụi bẩn là nguyên nhân làm lắng cặn trên các thiết bị xử lý nước phía sau và tích bùn trong hệ thống.

 Nồng độ cao của các muối hòa tan trong nước, đặc biệt, các ion cứng (Ca2+, Mg2+) dưới nhiệt độ cao gây ra khả năng đóng cặn. Rất nghiêm trọng ở những bộ phận như ống dẫn khói, nước bốc hơi nhanh, một số muối kết tinh do cô đặc cục bộ quá mức.

 Oxy hòa tan trong nước là tác nhân chính gây ăn mòn lò hơi. Khi nhiệt độ cao, oxy dễ phản ứng nhanh với sắt. 

Cùng với đó, khí CO2 đi vào thiết bị trao đổi nhiệt, tái hòa tan trong nước ngưng tụ, làm cho nước có tính axit. Trong điều kiện này, sự ăn mòn của sắt được tăng tốc rất nhiều. Do đó, cần loại bỏ hoàn toàn bộ khí, đặc biệt đối với một số lò hơi hoạt động không liên tục.

 Thiết bị làm mềm nước nồi hơi giúp loại bỏ các nguyên tố gây ăn mòn như Fe3+. Hầu hết các tòa nhà văn phòng, khách sạn, nhà máy công nghiệp… đều sử dụng hệ thống kín. Chúng có vai trò tái sử dụng nước ngưng, có thể chiếm đến 80% lượng sử dụng chung.

Khi đó, Fe3+ từ đường ống dễ bị ăn mòn và hòa tan vào nước, đẩy nhanh quá trình oxi hóa mạnh, và ăn mòn lò hơi.

Nước chứa tạp chất đồng thời sẽ tạo ra sản phẩm hơi nước thiếu tinh khiết. Chúng là nguyên nhân phát sinh nhiều rủi ro. Loại bỏ các yếu tố gây hại là tất yếu để bảo vệ tính toàn vẹn của hệ thống trong sử dụng. Hệ thống xử lý nước cấp lò hơi hay hệ thống làm mềm nước lò hơi sẽ giúp giải quyết bài toán này cho nguồn nước tinh khiết nhất.

Đóng cặn trong đường ống của hệ thống nồi hơi

2. Những nguồn nước nào quy trình làm mềm nước lò hơi cần xử lý

Quá trình xử lý nước lò hơi có nhiệm vụ xử lý đồng thời 2 phần nước:

 Xử lý nguồn cấp mới để bù lại phần hơi nước bị bay hơi, hoặc trong quá trình xả đáy.

 Tái xử lý nước ngưng tụ trên các khu vực bên trong của lò hơi.

2.1. Xử lý nước bù đắp phần bay hơi trong quá trình sử dụng lò hơi

Tùy thuộc vào lượng nước bị mất do bay hơi và xả đáy, lượng nước cần thiết để bổ sung có thể dao động. Lựa chọn nguồn nước cấp rất quan trọng trong việc xác định công nghệ làm mềm nước lò hơi. Các nguồn này có thể bao gồm nước thành phố, nước thải tái chế, nước ngầm hay bất kể nguồn nào khác.

2.2. Tái sử dụng nguồn nước ngưng tụ trong lò hơi

Khi hơi nước được tạo ra bên trong lò hơi, đồng thời sẽ có các hạt nước ngưng tụ. Việc tái sử dụng là một phần trong quy trình làm mềm nước lò hơi để tránh lãng phí.

Về mặt kỹ thuật, nước ngưng tụ được tạo ra là nước cất, tinh khiết, nhưng đôi khi chúng có chứa các khí hòa tan như oxy và carbon dioxide. Các phản ứng hóa học có sự hiện diện của các khí hòa tan này sẽ gây ra sự ăn mòn nghiêm trọng trong đường ống. Các khí này sẽ được loại bỏ bằng quá trình khử khoáng, thiết bị khử khí tiên tiến.

Hệ thống xử lý nước nồi hơi

3. Công nghệ xử lý làm mềm nước lò hơi tốt nhất

Công nghệ xử lý nước lò hơi tốt nhất sẽ giải quyết đồng thời hai nguồn nước mới và nước ngưng. Tuy nhiên quan trọng hơn, yếu tố quyết định công nghệ phụ thuộc vào áp suất lò hơi.

Lò hơi áp suất càng cao càng đòi hỏi nước tinh khiết. Một hệ thống làm mềm nước lò hơi hay dây chuyền làm mềm nước lò hơi sẽ bao gồm rất nhiều thiết bị. Công nghệ điển hình có thể chia thành 2 trường hợp:

 Lò hơi áp suất thấp (600 PSI trở xuống) và nước có tổng lượng chất rắn hòa tan thấp. Thông thường, công nghệ được sử dụng là lọc thô và làm mềm bằng hạt cation. Hệ thống đảm bảo loại bỏ tạp chất và các ion cứng.

 Lò hơi áp suất cao (600 PSI và cao hơn). Cần yêu khử khoáng triệt để bằng trao đổi ion hoặc điện cực hóa (EDI) kết hợp với công nghệ RO. 

4. Chi phí của hệ thống làm mềm nước lò hơi có giá bao nhiêu?

Chi phí xây dựng luôn là câu hỏi mà các nhà đầu tư đau đầu cần giải quyết. Con số này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau:  

4.1. Chất lượng và lưu lượng nước cần thiết

Khi nói đến xử lý làm mềm nước cho lò hơi, chất lượng nước đầu ra và lưu lượng nước cần đến (hay công suất) là những thông số đầu tiên cần quan tâm. Xử lý không đúng cách có thể dẫn đến đóng cặn, ăn mòn, tắc nghẽn lò hơi và các thiết bị.

Một điều hiển nhiên rằng, hệ thống công suất lớn có nhiều phí cao hơn so với công suất thấp. Còn về chất lượng nước sẽ phụ thuộc vào áp suất yêu cầu của lò hơi. Khi áp suất trong lò hơi tăng lên thì việc xử lý nước triệt để lại càng quan trọng nhằm tạo ra nước chất lượng cao hơn.

 Lò hơi áp suất thấp (600 PSI và thấp hơn). Thông thường, công nghệ được sử dụng làm mềm nước lò hơi áp suất thấp khá đơn giản. Nhìn chung, chi phí này cũng khấp do chỉ cần thiết làm mềm và xử lý nước thải.

 Lò hơi áp suất cao (600 PSI và cao hơn). Xử lý nước cấp cho lò hơi áp suất cao hơn thường yêu cầu thêm hệ thống trao đổi ion hoặc thiết bị điện cực hóa (EDI). Các công nghệ này được sử dụng trong nhà máy điện hoặc nhà máy lọc dầu – nơi yêu cầu nước có độ tinh khiết cực cao. Chi phí liên quan đến lò hơi này sẽ cao hơn.

Hệ thống làm mềm nước nồi hơi

4.2. Các yếu tố quan trọng khác 

Ngoài ra, một số yêu cầu khách quan khác cũng nên được xem xét trong kế hoạch xây dựng hệ thống làm mềm nước lò hơi:

– Nguồn cung cấp nước cấp

Nguồn cấp là một thông số quan trọng để giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành của bạn. Nước máy thành phố là một trong những lựa chọn tiêu biểu. Do nguồn này đã được hệ thống của thành phố làm sạch qua, hệ thống sẽ được tối giản. Tuy nhiên, chi phí nước cấp cũng khá cao, nếu dùng với số lượng lớn.

Bên cạnh đó, cũng có những nguồn cấp khác như:

 Nước thải đã qua xử lý trong nhà máy.

 Nước giếng khoan.

 Nước sông, nước mặt…

– Diện tích lắp đặt

Nhìn chung, diện tích cho một công trình công nghiệp sẽ rất lớn. Với yêu cầu lắp đặt trong diện tích giới hạn, nếu muốn thu được chất lượng nước như ý, có thể cần thay đổi quy trình công nghệ. Từ đó ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí của dự án.

– Chi phí vận chuyển

Để thiết lập nên một hệ thống xử lý nước lò hơi hoàn chỉnh cần nhiều linh kiện, thiết bị và vật liệu lọc. Quá trình di chuyển từ nhà cung cấp đến nơi lắp đặt cũng cần lưu ý tránh va, chạm, dập vỡ. Chi phí vận chuyển cũng được tính vào chi phí lắp đặt chung.

Với những công trình ở gần với nhà cung cấp, chi phí này không đáng kể. Tuy nhiên với những công trình ở xa, chi phí này sẽ có chút thay đổi và tăng lên.

– Chất lượng vật liệu, thiết bị cấu thành

Hệ thống cấp nước cho lò hơi cơ bản có nhiều van, đường ống nhựa và bể/cột lọc. Các cơ sở công nghiệp như nhà máy điện và nhà máy lọc dầu đòi hỏi một hệ thống xử lý mạnh mẽ hơn. Do đó, chi phí có thể tăng lên do các yêu cầu khắt khe hơn. Chẳng hạn như đường ống bằng thép không gỉ hay các tiêu chuẩn công nghiệp riêng biệt…

– Các chi phí có thể phát sinh khác

Khi mua hệ thống làm mềm nước cho lò hơi, doanh nghiệp cũng cần chú ý đến một số chi phí và lệ phí khác. Ví dụ: Chi phí xây dựng mặt bằng lắp đặt hệ thống? Phí quản lý môi trường hoặc các giấy phép liên quan để vận hành thiết bị xử lý? Các xét thử nghiệm giúp phân tích chất lượng nước? 

Thêm vào đó như chi phí để xử lý chất thải thứ cấp do hệ thống tạo ra… Với các quy định nghiêm ngặt về môi trường, bạn sẽ cần phải xử lý chất thải để xả ra môi trường hoặc vận chuyển đến công ty xử lý bên thứ ba.

5. Hệ thống làm mềm nước lò hơi được sử dụng ở đâu?

Bất kỳ nơi nào sử dụng lò hơi sẽ đều có nhu cầu sử dụng hệ thống lọc nước lò hơi. 2 phần hệ thống này luôn đi kèm với nhau và hoạt động một cách thống nhất, không tách rời.

Do đó, hệ thống này được lắp đặt ngành công nghiệp, dịch vụ sử dụng lò hơi như:

 Nhà máy nhiệt điện, đốt nhiên liệu hóa thạch.

 Công nghiệp giặt là: ủi quần áo, nhuộm.

 Công nghiệp chế biến gỗ: dùng để sấy gỗ.

 Chế biến thực phẩm: như sấy hoa, rau, quả, hải sản, khử trùng.

 Chế biến các loại thực phẩm dạng lỏng: đun nấu và khử trùng sữa, nước hoa quả, nước mắm, nước tương.

…

6. Tiêu chuẩn xử lý nước cấp lò hơi

Nước cấp lò hơi là một trong những loại nước có yêu cầu khắt khe nhất. Hệ thống sử dụng đến nhiệt, có nguy cơ cao phát sinh các rủi ro, tổn thất chi phí lớn cho chủ doanh nghiệp. Hiện nay có rất nhiều tiêu chuẩn (bao gồm cả tiêu chuẩn trong nước và nước ngoài) có thể được áp dụng để quy chiếu cho việc xây dựng và đối chiếu chất lượng nước lò hơi:

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7704:2007 – Yêu cầu kỹ thuật về thiết kế, kết cấu chế tạo, lắp đặt, sử dụng và sửa chữa nồi hơi

Tiêu chuẩn xử lý nước cấp lò hơi TCVN 7704:2007 do Bộ Khoa học và công nghệ công bố và quy định. Bộ Tiêu chuẩn nêu rõ các yêu cầu về việc thiết kế, lắp đặt hệ thống lò hơi đảm bảo yêu cầu an toàn, với lò hơi có áp suất hơn 0.07MPa1, nhiệt độ lớn hơn 115 độ C.

Tiêu chuẩn xử lý nước cấp lò hơi theo TCVN 7704:2007

Tiêu chuẩn xử lý nước cấp lò hơi ASME của Mỹ

Đây là bộ tiêu chuẩn do Hiệp hội Kỹ sư cơ khí Mỹ quy định chặt chẽ về thiết kế, lắp ráp nồi hơi, bình chịu áp lực. Quy tắc này được xây dựng đầu tiên từ năm 1914, nhằm chứng nhận cho những công ty, hệ thống có chất lượng đảm bảo.

Tiêu chuẩn xử lý nước cấp lò hơi EN 12 952-12 của châu Âu

EN 12952 – 12 quy định tổng thể các yêu cầu kĩ thuật, chất lượng nước đầu vào và ra của các lò hơi được vận hành bằng nhiên liệu hoặc khí nóng tạo ra hơi nước. Quy định được đưa ra nhằm giảm thiểu tối đa rủi ro khi vận hành lò hơi cho con người, và các thiết bị liên quan xung quanh (nguy cơ ăn mòn, kết tủa, hay tạo cặn) dẫn đến các hư hỏng.

Khi xây dựng, lắp đặt hệ thống cần tuân thủ một trong những tiêu chuẩn xử lý nước cấp lò hơi trên theo yêu cầu pháp luật. Đồng thời, chủ động đáp ứng các yêu cầu này đồng nghĩa bạn sẽ hạn chế các rủi ro cho chính hệ thống của mình.

7. Các vấn đề thường gặp trong vận hành hệ thống xử lý nước cấp lò hơi

7.1. Đóng cặn rắn trong lò hơi

Hiện tượng

Nếu trong lò hơi và đường ống xuất hiện cặn rắn dính bám, có thể vấn đề xảy ra với quá trình lọc. Dưới tác động của nhiệt khi nước được đun nóng, tạo điều kiện cho các tạp chất kết tủa hoặc lắng xuống để lại cặn cứng. Chúng là kết quả từ quá xử lý nước kém hiệu quả.

Các phương pháp lọc và làm mềm đang sử dụng không đạt được kết quả như mong muốn. Một số chất gây ô nhiễm nước cấp phổ biến gây ra đóng cặn  bao gồm: Silica, Canxi, Magiê, nhôm.

...