Hệ thống thu hồi nước ngưng là một phần quan trọng trong các hệ thống lò hơi công nghiệp. Hệ thống này được thiết kế để tách các hơi nước bị ngưng tụ ra khỏi dòng hơi chính và chuyển chúng trở về sử dụng làm nước cấp cho lò hơi. Điều này làm giảm nguy cơ các tác động tiêu cực như ăn mòn, tắc nghẽn, và hao mòn trong hệ thống, đồng thời giúp tiết kiệm năng lượng cho lò hơi.
Nước ngưng là gì? Tác dụng của thu hồi nước ngưng
Trong hệ thống đường ống phân phối hơi, một lượng hơi sẽ ngưng tụ lại do tổn thất nhiệt trên đường ống ra ngoài môi trường. Về cơ bản thì chất lượng nước ngưng này là rất tốt để cung cấp cho lò hơi, trừ trường hợp bị nhiễm bẩn do hệ thống hoặc hệ thống phun hơi trực tiếp không thu hồi được.
Sự thu hồi nước ngưng thực sự sẽ tiết kiệm được rất nhiều năng lượng. Một cách tương đối, khi dùng nước ngưng làm nước cấp cho lò hơi thì sẽ tiết kiệm được khoảng 1% nhiên liệu khi nhiệt độ nước cấp cho lò hơi tăng lên 6oC. Thông thường lượng hơi ngưng tụ nhỏ hơn 1% lượng hơi vận chuyển trong đường ống.
Nếu không xả hết lượng nước ngưng này thì đường ống sẽ bị ăn mòn, bị thủy kích, hơi nước trong đường ống sẽ bị ẩm, tiết diện lưu chuyển của hơi trong đường ống giảm dẫn đến tốc độ của hơi tăng. Vì vậy, phương án xả nước ngưng là rất quan trọng đối với việc thiết kế hệ thống phân phối hơi.
Hiện tượng thuỷ kích là gì?
Khi nước ngưng trong đường ống bị hơi đẩy đi dọc đường ống, nếu không được xả đi kịp thời và đúng phương pháp sẽ tích lũy lại, dần dần hình thành một nút nước.
Nút nước này di chuyển trong đường ống với vận tốc bằng vận tốc hơi trong đường ống (≥ 30m/s) vì vậy nó có động năng rất lớn. Khi gặp đoạn ống cong, ống nhánh, vv, nút nước này bị cản lại, toàn bộ động năng của nó biến thành áp năng tác động lên đường ống tại vị trí bị cản trở gây rung động, làm xô lệch trên đoạn ống lân cận, có thể gây ra nứt, gẫy các mối hàn ống, đường ống tại vị trí đó có thể bị nổ, hơi thoát ra ngoài, không những gây thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến sự vận hành của toàn hệ thống mà còn có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Vì hậu quả của thủy kích là khó có thể lường hết được vì vậy trong việc tính toán, thiết kế, lắp đặt hệ thống đường ống phân phối hơi cần hết sức lưu ý để tránh thủy kích hơn là phải tính toán, thiết kế, lựa chọn thiết bị, vật liệu làm việc ở điều kiện chống được thủy kích.
Các vị trí thường gây ra hiện tượng thủy kích được chỉ ra trên hình sau:
- Vị trí lắp phin lọc
- Vị trí ống thấp nhất
- Vị trí lắp côn thu
Các vị trí thường gây ra thủy kích
Cách bố trí hệ thống đường thu hồi nước ngưng
Trong thực tế, đối với các đường ống dẫn hơi trong công nghiệp nên bố trí đường ống dốc theo hướng lưu chuyển của dòng hơi với độ dốc khoảng 1%. Khi đó cả nước và hơi di chuyển cùng hướng, các điểm xả ngưng thường bố trí ở cuối mỗi đoạn ống. Nếu đường ống buộc phải bố trí dốc lên theo chiều lưu chuyển của dòng hơi thì phải bố trí những điểm trung gian để các đường ống dốc xuống theo chiều dòng hơi (như hình).
Hơi nước lưu chuyển trong đường ống với vận tốc cao (trung bình 30÷50m/s, đặc biệt có khi >100m/s), kéo theo sự lưu chuyển của nước ngưng. Vì vậy, ngoài việc tính toán, lựa chọn sao cho cụm van rút nước ngưng rút được toàn bộ lượng nước ngưng trên đường ống ở điều kiện hệ thống khởi động cũng như khi hệ thống vận hành bình thường, phương pháp lắp đặt cụm xả nước ngưng trên trên đường ống cũng cần hết sức lưu ý.
Với sơ đồ lắp đặt cụm van xả nước ngưng không dùng túi gom nước ngưng, ta thấy rằng cho dù cụm van rút nước ngưng thiết kế đủ công suất rút nước ngưng nhưng hiệu quả sẽ kém hơn cách lắp đặt cụm van xả nước ngưng có dùng túi gom nước ngưng. Ngoài tác dụng gom nước ngưng trên đường ống một cách hiệu quả, túi gom nước ngưng còn có tác dụng thu gom các tạp chất trong đường ống, vì vậy dưới đáy túi gom thường được lắp thêm van xả hoặc cặp mặt bích nhằm mục đích tháo ra vệ sinh khi cần thiết.
Với các đường ống dẫn hơi có kích thước khác nhau, kích thước túi gom cũng sẽ khác nhau. Trong hệ thống phân phối hơi thông dụng trong công nghiệp, theo kinh nghiệm có thể chọn sơ bộ kích thước túi gom theo bảng sau:
Đường kính ống hơi (D)
Đường kính túi gom (d1)
Chiều sâu túi gom (d2)
≤ 100mm
d1 = D
d2 ≥ 100mm
125 ÷ 200mm
d1 = 100mm
d2 ≥ 150mm
≥ 250mm
d1 ≥ D/2
d2 = D
