Hơi flash là gì?
Khi nước ngưng ở áp suất cao (có nhiệt độ bão hòa và enthalpy cao) giảm xuống áp suất thấp (có nhiệt độ bão hòa và enthalpy thấp hơn) sẽ làm cho một phần nước ngưng bốc hơi trở lại, hơi này gọi là hơi flash. Hơi flash rất dễ bị nhầm lẫn với hơi bị rò rỉ. Để phân biệt, ta quan sát thấy rằng: khi hơi bị rò rỉ ít chúng tạo ra nhiều hơi nước hơn là nước ngưng, còn khi nước ngưng giảm xuống áp suất thấp tạo ra hơi flash cũng sẽ tạo ra một lượng nước ngưng và hơi flash thường bay lên có dạng như các đám mây nhỏ. Khi hơi bị rò rỉ nhiều phun mạnh ra tạo thành dòng thì ta thấy dễ phân biệt hơn. Hơi flash chính là nguyên nhân gây ra tiếng tiếng ồn nhỏ khi nước ngưng thoát ra khỏi bẫy hơi (bẫy hơi ở trạng thái làm việc tốt). Hơi flash cũng được hình thành trong quá trình xả đáy lò hơi, khi nước nóng trong lò hơi ở áp suất cao xả ra ngoài môi trường.
Cách tạo ra hơi flash
Có hai cách để tránh sự tạo thành hơi flash:
Cách 1: Nước ngưng đước thu hồi về ở áp suất lớn hơn áp suất môi trường. Đây là phương pháp giúp tiết kiệm năng lượng và cần phải có sự xem xét, thống nhất khi khảo sát, tính toán, thiết kế hệ thống khi thiết kế đường thu hồi nước ngưng.
Cách 2: Ngăn nước ngưng trong thiết bị không cho thoát ra cho đến khi chúng bị làm nguội đi với số lượng lớn. Thông thường trong trường hợp này người ta dùng bẫy hơi loại tĩnh nhiệt. Khi dùng phương pháp này, nếu lượng nước ngưng lớn quá sẽ làm giảm hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị và có thể làm cho thiết bị hoạt động không có hiệu quả khi tạo thành khóa nước ngưng. Hơn nữa, lượng nước ngưng bị giữ lại này có thể gây ra thủy kích hoặc ăn mòn đường ống, thiết bị.
Về bản chất thì hơi flash cũng giống như hơi nước, khi ngưng tụ lại thành nước sẽ là nước có chất lượng tốt, có thể dùng làm nước cấp cho lò hơi. Trong hệ thống phân phối hơi có nguồn cung cấp hơi là lò hơi, lượng nước xả đáy định kỳ của lò hơi và lượng nước ngưng của hệ thống là tương đối lớn cũng có nghĩa là lượng hơi flash tạo ra trong hệ thống là nhiều. Vì vậy, để tiết kiệm năng lượng cho toàn bộ hệ thống thì chúng ta phải tính toán để thu hồi lại lượng hơi này.
Tính toán thu hồi hơi flash
Để tính toán lượng hơi flash thu hồi được ta phải dùng bảng nước và hơi nước bão hòa để tra enthalpy của nước và hơi ở các trạng thái áp suất khác nhau.
Khi nước ngưng ở áp suất P2 giảm áp suất xuống áp suất P1 thì như trên đã trình bày sẽ tạo thành hơi flash. Lượng hơi flash này được tính theo công thức sau:
Trong đó: hf1: enthalpy của nước ở áp suất P1
hf2: enthalpy của nước ở áp suất P2
hfg2: Nhiệt ẩn hóa hơi ở áp suất P2
Một cách khác ta có thể tra theo bảng 5.6.1 hoặc đồ thị 5.6.1 sau đây.
Ví dụ: Khi nước ngưng ở áp suất 10 bar khi giảm xuống áp suất 0 bar sẽ tạo ra 16,1% lượng hơi flash theo khối lượng.
Thiết bị và phương pháp thu hồi hơi flash
Bình thu hồi hơi flash có tác dụng phân ly hơi nước từ nước ngưng. Sau khi nước ngưng và hơi flash đi vào bình, nước ngưng sẽ bị rơi xuống phía dưới do trọng lực, hơi flash thu được từ phía trên.
Kích thước của bình thu hồi hơi flash sẽ được quyết định bởi lưu lượng hơi flash, áp suất hơi trước các bẫy hơi của hệ thống, áp suất hơi trong bình thu hồi hơi flash.
Trên hình 5.6.2. thể hiện một dạng hệ thống thu hồi hơi flash. Hơi nước áp suất cao sau khi qua hệ thống các hộ tiêu thụ ở áp suất cao ngưng tụ lại thành nước ngưng ở áp suất cao. Nước ngưng này qua bình thu hồi hơi flash một phần ngưng lại thành nước ngưng ở áp suất thấp, phần hơi flash tạo ra được sử dụng cho các hộ tiêu thụ nhiệt ở áp suất thấp hơn. Phần nước ngưng thu hồi cuối cùng của hệ thống tóm lại ở áp suất thấp và điều đó góp phần làm tăng hiệu suất hệ thống.
Một phương pháp khác giúp việc thu hồi, tận dụng lại nhiệt của hơi flash được trình bày trên hình 5.6.3. Sau khi hơi nước qua ống xoắn sơ cấp, trao đổi nhiệt, ngưng tụ lại, qua bẫy hơi trở thành hỗn hợp nước ngưng và hơi flash, hỗn hợp này được quay trở lại ống xoắn thứ cấp, hơi flash trao đổi nhiệt và được làm lạnh trở thành nước ngưng mà không tạo thành hơi flash.
Trên hình 5.6.4. thể hiện hệ thống thu hồi hơi flash thông dụng trong công gnhiệp vừa và nhỏ. Trong hệ thống này, hơi flash tạo ra từ nước ngưng và từ nước xả đáy của lò hơi đều được thu hồi. Ngoài ra còn có thiết bị tận dụng nhiệt thừa của nước xả từ đáy lò hơi vì vậy hệ thống có hiệu suất nhiệt rất cao. Tuy nhiên, một hệ thống như thế này thì cũng đồng nghĩa với việc tốn thêm rất nhiều chi phí vào đầu tư và vận hành, bảo dưỡng thiết bị. Trong từng trường hợp cụ thể cần tính toán bài toán kinh tế, kỹ thuật tối ưu áp dụng từng phần hoặc toàn phần các thiết bị vào hệ thống.
