Giáo trình Nhiệt điện - Chương 5: Chất lượng nước và hơi của lò

 56
Hình 5.4. Sơ đồ nối các bình trao đổi kation và anion 
a và b-cho n−ớc đã khử silic và magiê; c và d cho n−ớc đã 
lắng lọc, vôi hóa 
H; Na; A - bình trao đổi kation Hyđro, Natri, Amon; 
K-bình khử khí; B-bơm; T-thùng chứa n−ớc; 
5.2.2. Xử lí n−ớc bên trong lò 
 Ph−ơng pháp xử lí n−ớc bên trong lò dựa trên hai nguyên tắc sau: 
 * Dùng ph−ơng pháp nhiệt để phân hủy nhiệt đối với một số vật chất hòa tan, 
tạo ra những vật chất khó tan, tách ra pha cứng d−ới dạng bùn và cũng đ−ợc xả ra 
khỏi lò nhờ biện pháp xả lò. 
 * Dùng những chất chống đóng cáu đ−a vào lò để làm cho các tạp chất khi 
tách ra pha cứng thì pha cứng đó sẽ ở dạng bùn và dùng biện pháp xả lò để xả ra khỏi 
lò, do đó n−ớc không còn khả năng đóng cáu trong lò nữa. 
5.2.2.1. Làm mềm n−ớc bằng nhiệt 
 N−ớc cấp vào bao hơi, tr−ớc khi pha trộn với n−ớc trong lò đ−ợc đ−a vào trong 
một thiết bị gia nhiệt đ−ợc đặt ở trong bao hơi, thiết bị đó đ−ợc gọi là thiết bị làm 
mềm n−ớc bằng nhiệt trong lò (hình 5.5). ở đây n−ớc đ−ợc hơi bão hòa trong bao hơi 
gia nhiệt đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa. ở nhiệt độ này thành phần độ cứng 
Bicacbonat nh−: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 sẽ bị phân hủy nhiệt thành CaCO3 và 
MgCO3 tách ra ở dạng bùn. Mặt khác khi nhiệt độ tăng lên, CaSO4 và một số hợp chất 
có hệ số hòa tan âm sẽ giảm độ hòa tan nên sẽ và tách ra khỏi n−ớc ở dạng bùn trong 
thiết bị làm mềm. Nh− vậy, n−ớc ra khỏi thiết bị làm mềm dã giảm độ cứng đi rất 
nhiều. Những vật chất tách ra khỏi n−ớc trong thiết bị làm mềm sẽ đ−ợc thải ra khỏi 
lò bằng ph−ơng pháp xả lò. 
 57
Hình 5.5. Thiết bị làm mềm n−ớc bằng nhiệt trong lò 
 1-máng gia nhiệt giữa; 2-máng bên; 3-máng xuống; 4-ống dẫn 
n−ớc cấp; 5-vòng đẩy; 6-ống xả bùn; 7-máng tập trung bùn 
Ưu, nh−ợc điểm của ph−ơng pháp này: 
 + Ưu điểm: Vì nằm trong bao hơi nên nó không chịu lực, do đó kết cấu của 
thiết bị làm mềm đơn giản và không có đòi hỏi gì về điều kiện bền. Mặt khác không 
tiêu tốn gì trong quá trình vận hành nh− ở các ph−ơng pháp khác, đồng thời nhiệt 
l−ợng cung cấp cho n−ớc không bị mất đi, do đó đạt đ−ợc hiệu quả cao. 
 + Nh−ợc điểm: Đòi hỏi chế độ xả lò nghiêm ngặt, yêu cầu n−ớc cấp cho lò có 
độ cứng không carbonat nhỏ. 
5.2.2.2. Chống đóng cáu cho lò 
 Các chất th−ờng dùng chống đóng cáu cho lò có thể là: 
 a) Dùng hóa chất nh−: NaOH, Na2CO3, Na3PO4.12H2O gọi là ph−ơng pháp 
phốt phát hóa n−ớc lò. 
 b) Dùng những chất có thể lơ lửng trong n−ớc để tạo thành các trung tâm tinh 
thể hóa, do đó hạn chế đ−ợc qúa trình tinh thể hóa của pha cứng trên bề mặt kim loại. 
 c) dùng những chất khi đ−a vào lò sẽ tạo thành một lớp màng mỏng bao phủ 
bề mặt kim loại, hạn chế quá trình tinh thể hóa trên bề mặt kim loại. 
 *. Phốt phát hóa n−ớc lò: 
Chế độ phốt phát hóa n−ớc lò có tác dụng chủ yếu đối với cáu canxi và trong 
những điều kiện nhất định có thể có tác dụng với cáu magiê. 
Dung dịch Phốt phát đ−ợc đ−a vào từ sau bình khử khí và trong n−ớc th−ờng tạo 
ra những chất ở dạng bùn. Nồng độ phốt phát qui định 5-8%. Chú ý phải pha dung 
dịch bằng n−óc đã xử lí. 
Trong quá trình xử lý n−ớc bổ sung cho lò, việc chọn ph−ơng pháp xử lý n−ớc 
cần dựa vào chỉ tiêu chất l−ợng n−ớc thiên nhiên (đặc tính n−ớc thiên nhiên), vào 
thông số hơi của lò (dựa vào yêu cầu chất l−ợng n−ớc của Lò) và có thể kết hợp nhiều 
ph−ơng pháp với nhau để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao. 
 58
5.3. PHƯƠNG PHáP THU NHậN HƠI SạCH 
5.3.1. Yêu cầu chất l−ợng hơi 
Đối với các lò sản xuất hơi quá nhiệt cung cấp cho động cơ hơi và tuốc bin hơi 
yêu cầu về độ sạch của hơi rất khăt khe. Đặc biệt ở các chu trình từ trung áp trở lên 
độ sạch của hơi đ−ợc đặc tr−ng bởi mức độ chứa những tạp chất trong hơi, mà những 
tạp chất này có khả năng đóng cáu trên các ống xoắn của bộ quá nhiệt, trên các phụ 
tùng ống dẫn, trên các cánh của tuốc bin. Việc đóng muối hay cáu trên các ống của 
bộ quá nhiệt sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt từ khói tới hơi, l−ợng nhiệt hơi quá 
nhiệt nhận đ−ợc giảm xuống, làm tăng nhiệt độ vách ống, có thể đốt nóng quá mức 
dẫn tới nổ ống. 
Nếu muối đóng lại trên các cánh của tuốc bin, một mặt sẽ làm giảm đi tiết diện 
của hơi đi qua cánh dẫn tới làm giảm công suất của tuốc bin, mặt khác làm tăng độ 
nhám của cánh tức là sẽ tăng trở lực đ−ờng hơi đi qua các cánh dẫn đến hiệu suất 
tuốc bin sẽ giảm, nghĩa là giảm hiệu quả kinh tế của tuốc bin. 
Khi muối đóng lại trên các cánh của tuốc bin, làm tăng chênh lệch áp suất tr−ớc 
và sau tầng, nghĩa là tăng lực dọc trục tác dụng lên bánh động tuốc bin, do đó làm 
tăng độ di trục của tuốc bin. Ngoài ra khi xét chất l−ợng hơi ng−ời ta còn xét đến sự 
có mặt của khí CO2 ở trong hơi, vì sự có mặt của khí CO2 sẽ làm tăng nhanh quá trình 
ăn mòn các ống dẫn và các chi tiết kim loại. Vì vậy, đối với những lò hơi sản xuất hơi 
quá nhiệt cung cấp cho tuốc bin thì cần thiết phải có những yêu cầu chặt chẽ về chất 
l−ợng hơi. Thông số hơi càng cao thì yêu cầu về chất l−ợng hơi càng cao vì áp suất 
càng cao nồng thì độ muối có trong hơi càng lớn và càng dễ đóng cáu trên các cánh 
cua tuốc bin. 
Mặt khác áp suất càng cao thì thể tích riêng càng giảm, tiết diện cho hơi qua 
phần truyền hơi của tuốc bin càng bé, vì vậy cho phép đóng cáu trên các cánh tuốc 
bin càng ít hơn. 
5.3.2. Nguyên nhân làm bẩn hơi bảo hòa 
Nguyên nhân chủ yếu làm bẩn hơi bão hòa là do trong hơi có lẫn những giọt 
ẩm, trong những giọt ẩm này có chứa nồng độ khá cao những muối dễ hòa tan và 
những hạt cứng lơ lửng. Khi hơi bão hòa vào bộ quá nhiệt nhận nhiệt để biến thành 
hơi quá nhiệt thì các giọt ẩm đó tiếp tục bốc hơi, để lại các tạp chất này bám trên các 
ống của bộ quá nhiệt trở thành cáu hoặc có một phần muối hòa tan vào hơi quá nhiệt 
và bay cùng hơi quá nhiệt sang tuốc bin và bám lại trên các cánh tuốc bin. 
Muốn thu đ−ợc hơi sạch, cần tìm mọi cách tách các giọt ẩm ra khỏi hơi, không 
cho bay theo hơi. Nghĩa là sản xuất hơi thật khô và giảm tới mức tối thiểu nồng độ 
những vật chất hòa tan ở trong hơi. 
Nguyên nhân của sự có mặt các giọt ẩm trong hơi là khi hơi bốc ra khỏi bề mặt 
thoáng (bề mặt thoát hơi) hút theo các giọt ẩm. Sự hút ẩm theo hơi bão hòa phụ thuộc 
vào 2 yếu tố: 
Tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt bốc hơi và chiều cao của khoang hơi. 
 - Tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt bốc hơi đ−ợc tính: 
 59
 R Dv
FS
= (m3/m2h) 
Trong đó: D là sản l−ợng hơi, Kg/h, 
 v: Thể tích riêng của hơi, m3/kg. 
 F: diện tích bề mặt bốc hơi, m2, 
 Tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt thoáng càng lớn thì l−ợng ẩm cuốn theo hơi càng 
nhiều. Để giảm các giọt ẩm trong hơi tức là hơi có độ sạch lớn thì phải giảm tốc độ 
bốc hơi ra khỏi mặt bốc hơi hay giảm phụ tải bề mặt bốc hơi, hoặc tăng chiều cao của 
khoang hơi nhằm tăng thời gian l−u lại của hơi trong khoang hơi, nghĩa là phải tăng 
kích th−ớc của bao hơi lên, khi đó giá thành của lò tăng lên. Trong thiết kế ng−ời ta 
tăng kích th−ớc của bao hơi đến giá trị nào đó, sau đó tìm những cách khác để tăng 
độ khô của hơi. Chiều cao hợp lí nhất của bao hơi là: 0,70 - 0,75m. 
Đối với các lò hơi nhỏ, để tăng chiều cao khoang hơi ng−ời ta tạo thêm đôm 
hơi. 
Khi nồng độ muối trong n−ớc lò quá lớn (lớn hơn giá trị giới hạn) thì xẩy ra 
hiện t−ợng sủi bọt và sôi bồng, tạo ra một lớp bọt trên bề mặt thoáng làm cho mức 
n−ớc trong bao hơi tăng cao, tức là làm giảm chiều cao khoang hơi và do đó làm tăng 
l−ợng ẩm hút theo hơi. 
Khi có hiện t−ợng sủi bọt sôi bồng, mực n−ớc trong bao hơi luôn luôn cao hơn 
mức n−ớc trong thủy, nghĩa là tạo ra mức n−ớc giả trong lò. 
5.3.3. Các thiết bị làm sạch hơi 
5.3.3.1. Thiết bị rửa hơi: 
Thiết bị rửa hơi là một tấm đục lỗ đ−ợc đặt trong bao hơi. Khi hơi từ n−ớc lò 
tách ra đi qua thiết bị rửa hơi tr−ớc khi đi vào khoang hơi, các giọt ẩm trong hơi sẽ 
pha trộn với n−ớc trong thiết bị rửa hơi (gọi là n−ớc rửa) do đó nồng độ muối trong 
các giọt ẩm bay theo hơi sẽ giảm xuống. Nh− vậy hơi sau khi qua thiết bị rửa hơi còn 
chứa các giọt ẩm, nh−ng nồng độ muối chứa trong các giọt ẩm khi đó sẽ giảm đi rất 
nhiều. 
 Hình 5.6. Thiết bị rửa Hơi 
 60
 5.3.3.2. Các thiết bị phân li các giọt ẩm ra khỏi hơi 
Các thiết bị phân li các giọt ẩm ra khỏi hơi có nhiệm vụ tách các giọt ẩm ra 
khỏi hơi, không cho các giọt ẩm đi theo hơi sang bộ quá nhiệt, nhằm giảm số l−ợng 
các giọt ẩm trong hơi tức là làm tăng độ sạch của hơi. 
 Hình 5.7. Thiết bị rửa hơi và phân li hơi. 
 + Phân ly kiểu tấm đục lỗ: Là các tấm kim loại có đục nhiều lỗ, th−ờng đ−ợc 
đặt chìm ở trong n−ớc, có tác dụng làm cho hơi phân bố đồng đều hơn trên toàn bộ bề 
mặt bốc hơi. Khi chui qua các lỗ, các giọt ẩm bị mất động năng sẽ bị giữ lại, còn hơi 
đi lên phía trên rồi sang bộ quá nhiệt. 
 + Phân ly kiểu Xiclon: Khi nồng độ muối trong hơi cao, các loại thiết bị phân 
ly trên không bảo đảm chất l−ợng hơi, khi đó có thể dùng thiết bị phân ly kiếu xiclon. 
ở đây, hơi đi vào xiclon theo ph−ơng tiếp tuyến, chuyển động xoáy quanh trục thẳng 
đứng, d−ới tác dụng của lực li tâm, các giọt ẩm sẽ va đập vào vách ciclon, mất động 
năng sẽ bị rơi trở lại, còn hơi đi xoáy vào giữa và đi lên và ra khỏi xiclon. 
 Để tách các giọt ẩm ra khỏi
hơi, ng−ời ta th−ờng dùng các
loại thiết bị phân li sau: phân
ly kiểu tấm chắn, phân ly kiểu
cửa chớp, phân ly kiểu tấm đục
lỗ và phân ly kiểu xiclon. 
+ Phân ly kiểu tấm chắn:
Bao gồm các tấm chắn đặt
nghiêng một góc 450 tr−ớc
miệng ra của ống sinh hơi, chỗ
nối vào bao hơi. Loại này
th−ờng dùng khi các ống sinh
hơi đ−ợc nối vào khoang hơi
của bao hơi. 
 Hơi bão hòa từ các ống sinh
hơi đi vào bao hơi sẽ va đập
vào các tấm chắn, làm động
năng của dòng hơi giảm đi, các
giọt n−ớc có khối l−ợng lớn
hơn sẽ mất động năng nhiều
hơn và bị tách ra khỏi dòng
hơi, bám vào các tấm chắn rồi
rơi trở lại khoang n−ớc. 
 + Phân ly kiểu cửa chớp:
Gồm các tấm cửa chớp th−ờng
đ−ợc đặt tại cửa hơi ra khỏi bao
hơi. Dòng hơi có chứa các giọt
ẩm va đập vào cửa chớp và
giảm động năng, các giọt n−ớc
tách ra khỏi hơi và bám lại trên
cánh cửa chớp rồi chảy xuống
d−ới.