Nước cấp lò hơi không chỉ đơn thuần là một nguồn nước để sử dụng trong lò hơi, mà còn là một yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho toàn bộ quá trình sản xuất.

Vậy các tiêu chuẩn nước cấp lò hơi là gì? Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu các quy định về các tiêu chuẩn này nhé.

Những thông tin quan trọng:

• Nước cấp lò hơi là loại nước được sử dụng để sản xuất hơi nước trong lò hơi.
• Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu chuẩn nước cấp lò hơi: Độ dẫn, độ pH, độ cứng, độ kiềm, silic, sắt/mangan, các hợp chất hữu cơ và các chất khí.
• Những quy định về tiêu chuẩn nước cấp lò hơi bao gồm: Việt Nam TCVN 7704 – 2007, ASME của Mỹ và châu Aau EN 12 952 – 12.

Tổng quan về nước cấp lò hơi

Nước cấp lò hơi là gì?

Nước cấp lò hơi là loại nước được sử dụng để sản xuất hơi nước trong lò hơi. Nước này phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng nhất định để đảm bảo an toàn và hiệu quả của quá trình sản xuất.

Nước cấp lò hơi phải được xử lý trước khi sử dụng để loại bỏ các tạp chất và đảm bảo rằng nó không gây ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của lò hơi.

Việc đảm bảo chất lượng nước cấp lò hơi là vô cùng quan trọng và được quy định nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và sức khỏe của những người sử dụng lò hơi.

Xem thêm: Nồi hơi (lò hơi) công nghiệp là gì?

Cách thức hoạt động của nước cấp

Theo Wikipedia, nước cấp được đưa vào trong thùng hơi từ một bơm cấp nước. Trong thùng hơi, nước cấp sau đó được biến thành hơi nước từ nhiệt. Sau khi hơi nước được sử dụng, nó được đổ vào bình ngưng chính. Từ bình ngưng, nó được bơm đến bể chứa nước cấp được tách khí.

Từ bể này, nước cấp sau đó được đưa trở lại thùng hơi để hoàn thành chu trình của nó. Nước cấp không bao giờ tiếp xúc với khí quyển. Chu trình này được biết đến là một hệ thống đóng hoặc chu trình Rankine.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu chuẩn nước cấp lò hơi

Độ dẫn:

Tổng của các chất hòa tan (dẫn điện) trong nước cấp lò hơi có thể được xác định thông qua độ dẫn điện (nhiệt độ chuẩn là 25°C). Độ dẫn sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ và sẽ tăng theo khi nhiệt độ lên.

Độ dẫn điện của nước được quyết định bởi các chất hòa tan như muối, axit (kể cả axit cacbonic), bazơ và một số chất hữu cơ khác. Đối với silic thì sẽ không ảnh hưởng gì tới độ dẫn của nước cấp lò hơi.

Về các chất hòa tan trong nước, phần lớn sẽ được phân li thành các ion có điện tích khác nhau phụ thuộc vào hóa trị của chúng. Các ion tích được dương được gọi là cation (Na+, Ca++. Fe++) và tích điện âm là anion (Cl-. SO42-, PO43-). Ngoài ra, sẽ có một phần rất nhỏ của nước được phân li thành cation H+ và anion OH-, vì thế mà nước nguyên chất có độ dẫn điện.

Ở nhiệt độ 25°C, thì nước nguyên chất có độ dẫn khoảng 0,055 micro sent/cm. Bên cạnh đó, độ dẫn của cấp nước lò hơi cũng ảnh hưởng tới sự ăn mòn, độ dẫn càng cao thì tốc độ ăn mòn càng lớn.

Độ pH:

Độ phân li của nước nguyên chất sẽ quyết định giá trị pH trung bình là 7. Độ pH < 7 là đặc trưng của môi trường axit và axit tăng khi pH giảm về 0.

pH > 7 là đặc trưng của môi trường bazơ (hoặc kiềm) với độ kiềm tăng khi pH tăng đến 14. Cần lưu ý rằng mỗi một mức độ pH sẽ là kết quả của sự thay đổi với nồng độ gấp 10 lần.

Nước có độ kiềm vừa phải (pH 9 – 12) là điều kiện lý tưởng để bảo vệ vật liệu lò hơi khỏi sự ăn mòn. Axit hoặc nước có tính axit sẽ làm hòa tan lớp magnetite bảo vệ và phá hủy vật liệu của hệ thống lò hơi.

Độ cứng:

Độ cứng của nước (chủ yếu là hợp chất của canxi và magie) được phân loại thành độ cứng cacbonat và độ cứng phi cacbonat.

Đối với độ cứng cacbonat (canxi, magie cacbonat) là độ cứng chỉ có thể tan được trong nước cùng với một lượng aixt cacbonic (do CO2 hòa tan trong nước).

Nếu lượng CO2 này bị loại bỏ do đun sôi hoặc giảm đi do phun trong không khí hoặc đun nóng thì đá vôi sẽ kết tủa và tạo thành cặn cacbonat.

Độ cứng phi cacbonat (canxi, magie clorua, sunphat, nitrat…) có khả năng hòa tốt hơn trong nước, chỉ có thạch cao tạo cặn nếu nồng độ của chúng lớn 2g/l = 2000 mg/l. Nước thô bị nhiễm bẩn bởi nước biển hoặc nước lợ có độ cứng phi cacbonat cao vì nước biển có hàm lượng NaCl rất cao, thậm chí cả CaCl2 và MgCl2 cũng nhiều.

Khi có silici trong nước (dạng axit silic, oxit silic) thì cả độ cứng cacbonat và phi cacbonat đều tạo ra cặn canxi/magie silicat (cặn silic) và làm giảm hệ số tuyền nhiệt.

Để có thể khử độ cứng của nước dễ dàng và an toàn, ta nên áp dụng thiết bị làm mềm nước, hệ thống này sẽ giúp chuyển các hợp chất canxi và magie thành hợp của natri rất dễ tan trong nước.

Độ kiềm:

Độ kiềm là một thông số quan trọng trong quá trình vận hành lò hơi, chúng cho phép xác định các thành phần khác nhau của nước bằng xác định giá trị độ mềm m/p dương với bazo 0,1N khi xác định giá trị độ kiềm m/p âm. Độ kiềm được phân loại thành độ kiềm tổng, độ kiềm hỗn hợp và độ kiềm NaOH.

Độ kiềm tổng (độ kiềm m dương) là độ kiềm gây nên bởi bicacbonat (sản phẩm phản ứng của độ cứng cacbonat trong quá trình làm mềm nước), bao gồm cả độ kiềm hỗn hợp (độ kiềm p dương) và độ kiềm NaOH nếu có.

Nếu nước chỉ có độ kiềm m dương tức là nước chỉ chứa bicacbonat (như độ cứng cacbonat hoặc NaHCO3), là đặc trưng cơ bản của nước thô hoặc nước sau khi làm mềm.

Nếu nước có độ kiềm m âm biểu hiện môi trường axit có pH thấp hơn 4,3 và được xác định bằng cách chuẩn độ với NaOH 0,1N.

Độ kiềm hỗn hợp được gây nên bởi tất cả các hợp chất có tính kiềm với pH > 8,2 như cacbonat, Na3PO4 và kiềm tự do, cũng như chúng thay thế phép đo độ kiềm NaOH. Độ kiềm hỗn hợp bao gồm cả độ kiềm NaOH.

Giá trị độ kiềm p âm (-p) chỉ thị pH < 8,2 và thể hiện môi trường có tính kiềm hoặc axit yếu, chúng được xác định bằng cách chuẩn độ với NaOH 0,1N.

Độ kiềm NaOH chỉ cho biết hàm lượng kiềm tự do trong nước, nhưng chúng cần xác định theo một quy trình đặc biệt trước khi chuẩn độ xác định độ kiềm p (chỉ thị phenolphatalein).

Chất chỉ thị được dùng khi xác định độ kiềm m là metyl da cam, chúng chuyển màu tại pH = 4,3.

Chất chỉ thị được dùng khi xác định độ kiềm là p (phenolphtalein), chúng sẽ chuyển màu tại pH = 8,2.

Điều này có nghĩa là nước chỉ có tính kiềm khi có giá trị kiềm p. Đối với lò hơi nằm ngang cần phải kiểm tra độ kiềm hỗn hợp p và tổng kiềm của nước cấp lò hơi.

Silic:

Những quốc gia thuộc khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới thường có mưa to, nước thô mang hàm lượng silic (oxit silic) hay silicat (có trong nhôm silic, đất sét) từ trung bình đến cao đặc biệt là nước sông sau khi mưa to.

Cả silici và silicat đều có nguồn gốc từ các khoáng chất dưới lòng đất như granit, mica, đất sét, bazan… vì tính chất đá vôi gần như hòa tan hoàn toàn trong nước mưa.

Silic và silicat có thể tồn tại ở dạng hòa tan hoặc bán hòa tan (dạng keo) và rất khó loại trừ hay giảm bớt đi bằng cách xử lý nước cấp lò hơi. Lọc nước cơ học và làm mềm nước cũng không thể loại trừ được silic và silicat.

Sắt, mangan:

Hợp chất cơ của sắt và mangan luoonc ó trong nước mặt và nước giếng nếu làm hàm lượng oxy thấp. 

Hiện tượng này xảy ra phần lớn ở trong lòng đất có các chất hữu cơ như bùn đáy sông, trong một số trường hợp có H2S.

Các hợp chất của sắc và mangan có thể tạo ra lớp cặn trên đường ống có màu vàng nhạt. Sau khi tiếp xúc với oxy nó sẽ tạo ra lớp cặn xốp màu nâu. Đây chính là nguyên nhân khiên ống lò hơi bị đóng cặn làm giảm hoạt tính của hạt nhựa làm mềm nước do tạp lớp màng màu nâu trên bên mặt nhựa làm mềm. Ngoài ra, các muối sắt làm cho sợi vải bị ố vàng.

Chính vì thế trước khi tiến hành làm mềm nước cẩn xử lý nước giếng khoan và xử lý nước mặt.

Các hợp chất hữu cơ:

Các chất hữu cơ trong nước thô có nguồn gốc tự nhiên (như xác thực vật bị phân hủy, than bùn) hoặc từ sinh hoạt của con người hay từ công nghiệp ( như nước thải, nước công nghiệp). Ngoài ra, nước ngưng tụ tuần hoàn cũng có bị nhiễm bẩn bởi các sản phẩm hữu cơ (như sữa, dầu thực vật, dung môi). Nhiều hợp chất hữu cơ có khả năng tạo thành bọt trong nồi hơi làm ảnh hưởng đến chất lượng hơi do bị lẫn nước nồi.

Một số chất hữu cơ như đường và rượu sẽ bị phân hủy thành axit hữu cơ và làm giảm độ pH của nước cấp lò hơi.

Dầu và chất béo cũng có thể làm cho hệ thống điều khiển không thể hoạt động được, nó tạo một lớp màng trên bề mặt kính và có thể hình thành lớp cặn nguy hiểm. Hydro cacbon có nhiệt độ sôi dưới 130°C thường không gây ảnh hưởng xấu tới lò hơi.

Các chất khí:

Các chất khi như oxy, nitơ, cacbon dioxit… luôn hòa tan trong nước nếu nước được tiếp xúc với không khí. Độ hòa tan của tất cả các chất khí trong nước sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Oxy gây nên sự ăn mòn oxy trên thếp cacbon hoặc thép hợp kim nếu pH quá thấp hoặc nếu thép không tạo được lớp magnetite bảo vệ.

Nitơ không gây tổn hại đến sự vận hành của lò hơi. Cacbon dioxit làm giảm pH và gây nên ăn mòn axit trên thép cacbon.

Oxy và nitơ trong nước có thể loại bỏ dễ dàng bằng cách đun nóng. Ở điều kiện sôi hàm lượng của chúng gần như bằng 0.

Một số hóa chất như natri sunphit và hydrazin có khả năng khử oxy. Cacbon dioxit chỉ có thể loại bỏ bằng cách đun nóng với điều kiện pH của nước dưới 7 – 8 hoặc pH > 8.

Trên đây là những yếu tố cần có để nước cấp lò hơi có thể đạt tiêu chuẩn. Tuy nhiên, chỉ số bao nhiêu mới được cho là đạt tiêu chuẩn? Chúng ta hãy tiếp tục đến phần cuối cùng để biết rõ hơn các thông số được đặt ra cho tiêu chuẩn này nhé.

Tiêu chuẩn nước cấp lò hơi

Hiện nay đã có rất nhiều quy định về tiêu chuẩn nước cấp lò hơi được nhà nước ban hành với mục đích đạt được mục tiêu ngăn ngừa cáu bẩn, bám cặn và ống không bị mòn trong quá trình sử dụng. Một số tiêu chuẩn nước cấp lò hơi tiêu biểu như: ASME của Mỹ, TCVN 7704 -2007 của Việt Nam, JIS B 8223-2006 hay EN 12 952-12 cho lò hơi ống nước và EN 12 953 -10 cho lò hơi ống lửa của Cộng đồng Châu Âu.

Việt Nam: TCVN 7704 – 2007

ASME của Mỹ

Châu Âu: EN 12 952 – 12

Tổng kết lại, việc đảm bảo chất lượng nước cấp lò hơi là vô cùng quan trọng trong quá trình sản xuất và đảm bảo an toàn lao động. Các tiêu chuẩn và quy định về nước cấp lò hơi cần được nghiên cứu và áp dụng đúng đắn để đảm bảo hiệu quả sản xuất và bảo vệ sức khỏe của nhân viên và người sử dụng lò hơi.

Việc sử dụng nước cấp lò hơi không đạt tiêu chuẩn có thể gây hậu quả nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất và an toàn lao động. Do đó, cần phải có sự quan tâm và chú ý đặc biệt đến vấn đề này để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho toàn bộ quá trình sản xuất.