Nồi hơi bị phá hủy như thế nào?

NỔI HƠI BỊ PHÁ HỦY NHƯ THẾ NÀO? (phần 1)

Người dịch: Ks. Nguyễn Xuân Minh

Lời người dịch: Bài viết này được dịch từ loạt 3 bài “How to destroy a boiler ….” Của tác giả William L. Reeves đăng trên tạp chí “National board bulletin” của Hội đồng quốc gia về thanh tra nồi hơi và bình áp lực Mỹ kỳ 2, 3, 4 năm 1999 phân tích một cách cụ thể những hiện tượng phổ biến nhất dẫn đến sự cố nồi hơi.Bài viết tập trung vào các nồi hơi ống nước trong ngành năng lượng và các nồi hơi thu hồi nhiệt công suất lớn, tuy nhiên các vấn đề được nêu trong bài là hết sức bổ ích đối với người vận hành, quản lý mọi dạng nồi hơi trong công nghiệp

Chi phí thiết kế và xây dựng nồi hơi phát điện và thu hồi nhiệt là một trong những khoản chi phí lớn nhất về thiết bị công nghiệp. Độ tin cậy trong vận hành của những nồi hơi này thường là nhân tố then chốt trong việc đảm bảo hiệu quả kinh tế của nhà máy. Việc vận hành an tòan những thiết bị này đòi hỏi phải quan tâm kỹ lưỡng đến nhiều nhân tố. Những sự cố gây ra do một vài hiện tượng thường xảy ra trong thực tế mặc dù đã được biết đến rất rõ hoàn toàn có thể dẫn đến những thảm họa . Những hiện tượng phổ biến nhất dẫn đến phá hủy nồi hơi là:

The design and construction of power and recovery boilers represent one of the largest capital expenditures in the industrial utilities arena. The operational reliability and availability of these boilers is often critical to the profitability of the facility. Safe operation of these units requires careful attention to many factors. Failure to follow a few well-established practices can, and likely will, result in a catastrophe. The most common ways to "destroy a boiler" include the following:

• Nổ do nhiên liệu

Fuel Explosions

• Tình trạng cạn nước

Low-Water Conditions

• Xử lý nước không đảm bảo

Contaminated Feedwater

• Khởi động sai

Improper Warm-up

• Va đập gây hỏng hóc ống

Impact Damage to Tubes

• Đốt nóng dữ dội

Severe Overfiring

• Nước cấp bẩn

Poor Water Treatment

• Phương pháp xả không thích hợp

mproper Blowdown Techniques

• Việc bảo quản không đúng

Improper Storage

• Tạo chân không bên trong lò hơi

Pulling a Vacuum on the Boiler

• Tác động của ngọn lửa

Flame Impingement

Nổ nhiên liệu

Fuel Explosions

Một trong những tình trạng nguy hiểm nhất trong quá trình vận hành nồi hơi là nổ nhiên liệu trong buồng đốt. Hình ảnh trên cho thấy sự phá hủy hoàn toàn một nồi hơi trong thực tế.

One of the most dangerous situations in the operation of a boiler is that of a fuel explosion in the furnace. The photo above shows the complete devastation of a utility boiler.

Để xảy ra nổ phải hội tụ đủ một số điều kiện và nếu nồi hơi vận hành đúng thì những điều kiện đó không thể xảy ra. Những nguyên nhân chính gây nổ nhiên liệu là:

Conditions have to be just right for an explosion to occur and when a boiler is properly operated, it is not possible for such an event to take place. The most common causes of a fuel explosion are:

Hỗn hợp cháy quá dư nhiên liệu – Tính nguy hiểm của hỗn hợp cháy quá dư nhiên liệu thể hiện ở chỗ nhiên liệu không cháy có thể tích tụ lại với nồng độ cao. Khi phần nhiên liệu không cháy này bắt cháy, nó sẽ cháy rất nhanh và dễ phát nổ. Hiện tượng hỗn hợp cháy quá dư nhiên liệu có thể xảy ra khi cung cấp không đủ không khí cho quá trình cháy. Đừng bao giờ thêm không khí vào buồng đốt đang bị nhuốm đen vì khói. Ngừng lò, vệ sinh, sau đó tìm biện pháp khắc phục. Nếu thêm không khí vào lúc này, bạn có thể tạo ra một hỗn hợp gây nổ. Nếu hỗn hợp quá giàu nhiên liệu là nguy hiểm thì điều ngược lại (hỗn hợp thừa không khí - ND) lại không giống như vậy. Một hỗn hợp nghèo nhiên liệu do được cung cấp thừa không khí không phải là một mối nguy hiểm.

Fuel-rich mixtures - The danger of a fuel-rich mixture is that high concentrations of unburned fuel can build up. When this unburned fuel ignites, it can do so in a very rapid or explosive manner. Fuel-rich mixtures can occur any time that insufficient air is supplied for the amount of fuel being burned. Never add air to a dark smoky furnace. Trip the unit, purge thoroughly, then correct the problem. By adding air with a fire in the unit, you may develop an explosive mixture. While it is dangerous to have too rich a mixture, the reverse is not true. A lean mixture which results in more air than necessary, while not efficient, is not dangerous.

Quá trình tán sương dầu không đảm bảo – Giống như hỗn hợp cháy quá dư nhiên liệu, bất kì sự tồn đọng nhiên liệu dễ cháy nào trong buồng đốt cũng có thể gây ra nổ. Năm nào cũng có nồi hơi bị thổi bay do hậu quả của việc tán sương dầu không đảm bảo dẫn đến sự cháy không hoàn toàn và dầu không cháy đọng lại ở đáy buồng đốt. Để ngăn chặn điều này đầu vòi phun dầu phải sạch, nhiệt độ dầu phải thích hợp, độ nhớt của dầu phải theo đúng quy định cho từng loại dầu, áp suất của hơi nước (hay không khí) dùng để tán sương và áp suất dầu phải được điều chỉnh thích hợp.

Poor atomization of oil - Just as fuel-rich mixtures could allow accumulation of unburned combustibles, any inventory of a combustible fuel in the furnace can result in an explosion. Boilers are blown up every year as a result of poor atomization of oil which results in incomplete combustion and can lead to unburned oil puddling on the floor of the furnace. To prevent this, the oil tips must be clean, the oil temperature must be correct, the oil viscosity must be in spec, and the atomizing steam (or air) pressure and fuel oil pressure must be properly adjusted.

Việc thông thổi không đúng - Nhiều vụ nổ xảy ra sau khi phải ngừng đốt để xử lý các trục trặc của quá trình cháy. Xem xét ví dụ sau: giả sử rằng đầu vòi phun dầu bị tắc làm rối loạn dòng dầu phun , gây ra ngọn lửa không ổn định dẫn đến lửa tắt dần. Người điều khiển cố gắng châm lại bộ đốt mà không điều tra nguyên nhân và trong suốt thời gian cố gắng châm lại liên tiếp đó, dầu vẫn được phun vào buồng đốt.

Improper purge - Many of the explosions occur after a combustion problem which has resulted in a burner trip. Consider the following example: suppose that the oil tip becomes plugged, which disturbs the spray pattern, causing an unstable flame that results in a flame failure. The operator attempts to relight the burner without investigating the cause and during successive attempts to relight the burner, oil is sprayed into the furnace.

Dầu trên sàn buồng đốt nóng bắt đầu bay hơi và giải phóng các khí dễ cháy khi người vận hành cố gắng đánh lửa để đốt lại. Bộ đánh lửa sẽ đốt cháy lượng lớn các khí dễ cháy còn đọng lại trong buồng đốt và gây ra nổ.

The oil on the hot furnace floor begins to volatize and release its combustible gases when the operator initiates another trial for ignition. The pilot then ignites the large inventory of unburned combustible gases in the furnace, which produces the explosion.

Toàn bộ viễn cảnh này có thể được ngăn chặn bằng cách:

This entire scenario can be prevented by:

Điều tra nguyên nhân sai sót trước khi cố gắng châm lửa lại

Investigating the cause of the trip before attempts to relight.

Cho làm sạch hoàn toàn buồng đốt. Điều này đặc biệt quan trọng khi dầu tràn ra buồng đốt. Việc làm sạch sẽ hút lượng khí chưa được đốt cháy còn đọng lại cho đến khi mật độ của các khí đó ở dưới giới hạn nổ. Phải làm sạch!

Allowing the furnace to purge thoroughly. This is particularly important if oil has spilled into the furnace. The purge will evacuate the inventory of unburned gases until the concentration is below the explosive limits. Purge, purge, purge!

Tình trạng cạn nước

Low-Water Conditions

Khả năng bị sự cố, thậm chí tạo ra thảm họa của nồi hơi do kết quả của tình trạng cạn nước hoàn toàn có thể hình dung được nếu biết rằng trong khi nhiệt độ buồng đốt luôn lớn hơn 1800 0F, thì độ bền của thép giảm rất nhanh ở nhiệt độ trên 800 0F. Điều duy nhất cho phép nồi hơi chịu được nhiệt độ này của buồng đốt là do nước luôn có mặt trong tất cả các ống tiếp xúc với lửa. Tình trạng cạn nước sẽ làm ống thép của nồi hơi bị chảy ra giống như một cây nến sinh nhật đã tắt như hình trên.

The potential for severe and even catastrophic damage to a boiler as a result of low-water conditions is easy to imagine considering that furnace temperatures exceed 1,800°F, yet the strength of steel drops sharply at temperatures above 800°F. The only thing that allows a boiler to withstand these furnace temperatures is the presence of water in all tubes of the furnace at all times that a fire is present. Low-water conditions will literally melt steel boiler tubes with the result closely resembling a spent birthday candle, as shown above.

Nồi hơi công nghiệp thường là những nồi hơi “đối lưu tự nhiên”, không dùng bơm để lưu thông nước trong ống. Những thiết bị này dựa vào sự chênh lệch tỷ trọng giữa nước nóng và nước lạnh tạo ra sự đối lưu.

Typical industrial boilers are "natural circulation" boilers and do not utilize pumps to circulate water through the tubes. These units rely on the differential density between hot and cold water to provide the circulation.

Khi nước di chuyển trong ống được đốt nóng, nhiệt độ của nước tăng lên và chúng chuyển lên bao hơi của nồi hơi. Quá trình này làm cho nước nhận nhiệt và sinh hơi. Nước lạnh hơn được cấp vào để thay thế nước đã bay lên, tạo ra sự đối lưu tự nhiên. Sơ đồ trên cho thấy một mạch đối lưu của nồi hơi điển hình.

As the water removes heat from the tubes, the water temperature increases and it rises to the boiler steam drum. Eventually, sufficient heat is transferred and steam is generated. Colder feedwater replaces the water that rises, which creates the natural circulation. A typical boiler circulation (as shown below) will illustrate:

Nước cấp nồi hơi được đưa vào bao hơi. Nước lạnh hơn chìm xuống trong ống nước xuống. Nước hấp thu nhiệt từ ống, sau đó nuớc nóng đi lên bao hơi.

1. Boiler feedwater being introduced into the steam drum. 2. Cooler water sinking through tubes called "downcomers." 3. Water absorbing heat from the tubes, then the heated water rising to the steam drum.

Do yêu cầu khắt khe về mực nước, những nồi hơi hiện đại được trang bị thêm công tắc tự động cấp nước. Nhiều nồi hơi cũ có thể không có những thiết bị khá rẻ này. Nếu nồi hơi của bạn không có bộ bảo vệ cạn nước, hãy chạy nhanh đến điện thoại và gọi điện ngay cho nhà cung cấp để yêu cầu lắp một bộ mới. Đừng chậm trễ, một sự cố và một khoản tốn kém do sửa chữa đang chực chờ để đến với bạn. Việc sửa chữa này chí ít cũng là thay ống còn nếu nghiêm trọng thì toàn bộ nồi hơi bị phá hủy nếu ba lông bị quá nhiệt.

Due to the critical need for water, modern boilers are equipped with automatic low-water trip switches. Some older boilers may not have these relatively inexpensive devices. If your boilers do not have low-water trips, run, don't walk, to the phone and initiate their installation. You have an accident and expensive repairs waiting to happen. The needed repairs can range from retubing to total destruction of the unit if the drums overheat.

Khi xảy ra cạn nước, bộ bảo vệ sẽ ngắt vòi phun (hoặc dòng nhiên liệu vào nồi hơi đốt nhiên liệu rắn) và ngừng hoạt động của quạt gió. Quá trình cấp nhiệt cho nồi hơi ngừng lại .

In the event of low water, the low-water trips will trip the burner (or fuel flow for solid fuel boilers) and shut down the forced draft fan. This shuts down the heat input.

Bộ bảo vệ cần được cài đặt để tác động tại mức nước đảm bảo ngăn ngừa được hư hỏng. Mức nước vận hành bình thường nói chung nằm gần đường trục của bao hơi. Bộ bảo vệ cạn nước thường được đặt thấp hơn mức này khoảng 6’’, nhưng trong bản vẽ của nhà chế tạo luôn có mức nước bình thường và thấp nhất thay đổi theo thiết bị.

The trips should be installed at a water level that will prevent damage. Normal operating level is generally near the centerline of the steam drum. Low-water trips are generally installed approximately 6" lower, but the manufacturer's drawings usually indicate normal and minimum water levels which vary from unit to unit.

Khả năng thiệt hại sẽ lớn hơn với những nồi hơi đốt nhiên liệu rắn. Một nồi hơi dùng gas hay dầu không có lớp nhiên liệu tồn trữ trong lò. Khi bạn đóng vòi phun vì bất kỳ lý do gì, nhiệt lượng đưa vào sẽ ngừng ngay lập tức. Với thiết bị đốt nhiên liệu rắn, một khối lượng lớn củi, than đá, v.v...vẫn còn trên ghi lò và ngay cả khi không có không khí cấp vào vì quạt gió ngưng chạy, những thiết bị này vẫn có “quán tính nhiệt” lớn và sẽ tiếp tục sinh nhiệt.

The potential for damage is more critical with solid fuel-fired boilers. A gas/oil boiler has no inventory or bed of fuel. When you trip the burner, for all practical purposes, the heat input immediately stops. With solid fuel units, however, a fairly large mass of bark, coal, etc., is still on the grate and even though starved of air by the loss of the forced draft fan, these units have more "thermal inertia" and will continue to produce some heat.

Việc kiểm soát mức nước trong bao của nồi hơi đòi hỏi phải khéo léo và ngay cả những hệ thống kiểm soát điều chỉnh tốt nhất không phải lúc nào cũng ngăn chặn được tình trạng cạn nước. Lớp nước trong bao hơi thật ra là một hỗn hợp chịu nén không ổn định gồm nước và hơi sôi sùng sục co giãn theo sự thay đổi của áp suất và sẽ co lại ngay lập tức khi nước cấp lạnh hơn được đưa vào.

The control of the boiler drum level is tricky and even the best tuned control systems cannot always prevent a low-water condition. The "water level" in a steam drum is actually a fairly unstable compressible mixture of water and steam bubbles that will shrink and swell with pressure changes and will actually shrink momentarily when more "cold" feedwater is added.

Một số nguyên nhân phổ biến của tình trạng cạn nước là :

Some common causes of low-water conditions include:

Bơm cấp nước bị hỏng Van điều khiển bị hỏng Mất nước cấp cho máy khử khí hay hệ thống lọc nước Thiết bị kiểm soát mực nước bị hỏng Thiết bị kiểm soát mực nước bị chuyển sang chế độ điều khioển bằng tay do sơ suất. Mất áp lực không khí cấp cho hệ thống van dẫn động điều khiển Van an toàn mở Phụ tải hơi thay đổi nhiều và đột ngột Không may là số lượng nồi hơi được trang bị bộ báo động nước cạn bị phá hủy hàng năm là rất đáng báo động. Những nguyên nhân chính:

Feedwater pump failure, Control valve failure, Loss of water to the deaerator or make-up water system, Drum level controller failure, Drum level controller inadvertently left in "manual" position, Loss of plant air pressure to the control valve actuator, Safety valve lifting, Large, sudden change in steam load, Unfortunately, an alarming number of boilers equipped with low-water trips are destroyed each year. Common reasons:

* Mạch bảo vệ bị vô hiệu – rất phổ biến – một đoạn dây cáp nối trị giá 39 cent bị đứt sẽ dễ dàng làm hỏng một đồ án được chuẩn bị một cách cẩn thận nhất (chi phí sửa chữa thường vượt quá 100.000$). Một hiện tượng rất hay xảy ra là bộ bảo vệ bị vô hiệu hóa một cách cưỡng bức khi nồi hơi thường xuyên bị ngắt do bộ điều khiển được chỉnh định không đúng. Cách làm như vậy thực chất là tạo ra một tấm màn che bản chất thật của sự cố và không bao giờ được phép thực hiện.

Disabled trip circuits - very common - a $39 jumper cable will readily foil the best-made plans (with repairs often exceeding $100,000, this represents an attention-grabbing return on investment for a $39 expenditure!). A typical scenario involves disabling the trips to eliminate nuisance trips due to improperly tuned controls, etc. This is a "band-aid" to cover the real problem and should never be allowed.

* Công tắc bảo vệ không làm việc – những công tắc bảo vệ cần thường xuyên được thông thổi để loại bỏ các cáu cặn . Những công tắc này được đặt ở những ống có một đầu bị bịt kín, trong đó nước không tuần hoàn. Cáu cặn thậm chí có thể bít kín ống dẫn.

Inoperative trip switches - the trip switches should be blown down regularly to remove sludge. These switches are installed in "dead legs" where no circulation occurs. Sludge will eventually plug the piping or the switch itself.

Hôm nay bạn đã kiểm tra bộ bảo vệ chưa? Sự phiền toái gây ra do bộ bảo vệ tác động sẽ không bao giờ xảy ra với nồi hơi được điều chỉnh thích hợp và có đặc tính bao hơi phù hợp, vì vậy nó không phải là một lý do chính đáng để vô hiệu hóa bộ bảo vệ. Một khi bộ bảo vệ cạn nước bị loạn chức năng có nghĩa là nồi hơi không được hoạt động và phải được sửa chữa trước khi đốt lửa nồi hơi.

Have you checked your trips today? Nuisance trips should not be a concern with a properly tuned boiler with proper drum internals, so this is not a valid reason to disable low-water trips. Dysfunctional low-water trips should be a "no go" item and should be corrected before the boiler is fired.

Xử lý nước không đảm bảo

Poor Water Treatment

Nước cấp vào nồi hơi phải được xử lý để tránh hai vấn đề căn bản: Sự tích tụ của cáu rắn lên mặt trong của ống nước, và sự ăn mòn kim loại.

Boiler feedwater is treated to protect it from two basic problems: the buildup of solid deposits on the interior or water side of the tubes, and corrosion.

Ngăn chặn sự đóng cặn – Bạn sẽ hình dung được ngay yêu cầu phải xử lý nuớc cấp cho nồi hơi một cách rõ ràng nếu bạn so sánh giữa một nồi hơi và ấm nước đang đun trên lò. Thực ra nồi hơi là một nhà máy chưng cất cỡ lớn mà trong đó, nước cấp vào nồi hơi sẽ hóa hơi để lại các chất rắn đọng lại bên trong nồi. Tùy thuộc hàm lượng chất rắn trong nước, hay còn gọi là độ cứng của nước, đôi khi bạn có thể thấy rõ bằng mắt thường lớp cáu cặn bám bên trong thành một ấm nước bị đun sôi cho đến khi cạn hết nước.

Prevention of scaling or buildup - The need for proper feedwater treatment is obvious if you will consider the comparison of a boiler and a pot of boiling water on the stove. The boiler is actually an oversized distillery in that the water that enters the boiler is vaporized to steam, leaving the solids behind. Depending on the amount of solids in the water, or hardness, the residue is sometimes visible when a pot containing water is boiled until all water is vaporized.

Hiện tượng tương tự như thế cũng xuất hiện bên trong nồi hơi, và nếu không được kiểm soát nó có thể phá hủy nồi hơi. Oáng của nồi hơi sở dĩ không bị nóng chảy là do có nước làm mát.

This same thing occurs inside the boiler and, if left unchecked, can destroy it. Boilers rely on the water to protect the steel boiler tubes from the temperatures in the furnace which greatly exceed the melting point of the tube material.

Những chất tích tụ ở thành trong của ống sẽ tạo ra một lớp cách nhiệt, hạn chế khả năng hấp thụ nhiệt của nước trong ống. Nếu điều này tiếp diễn trong một thời gian dài sẽ làm quá nhiệt vùng ống đó và cuối cùng là ống bị nổ.

A buildup of deposits inside the tubes will produce an insulating layer which inhibits the ability of the water to remove the heat from the tube. If this continues long enough, the result is localized overheating of the tube and eventual blowout.

Để ngăn chặn đóng cặn trong ống, nồng độ chất rắn trong nước cấp vào nồi hơi phải giảm xuống đến giới hạn cho phép. Aùp suất vận hành và nhiệt độ nồi hơi càng cao thì yêu cầu đảm bảo về phương pháp xử lý nước cấp càng phải chặt chẽ. Bảng I khuyến cáo những giới hạn cao nhất về nước của nồi hơi vận hành theo ABMA.

In order to prevent the buildup of deposits on the tubes, the level of solids in the boiler feedwater must be reduced to acceptable limits. The higher the operating pressure and temperature of the boiler, the more stringent the requirements for proper feedwater treatment. Refer to the table below for the maximum recommended concentration limits in the water of an operating boiler according to ABMA.

Trừ khi sinh hơi để quay tua bin phát điện hoặc phải sử dụng nước cấp có chất lượng quá tồi, phần lớn nồi hơi công nghiệp vận hành với áp suất thấp nên chỉ cần các bộ làm mềm đơn giản là đủ để đảm bảo yêu cầu xử lý nước cấp. Khi vận hành ở áp suất cao và có bộ quá nhiệt, tua bin , để đảm bảo chất lượng nước cấp cần đến những hệ thống xử lý phức tạp hơn như hệ thống thẩm thấu ngược, khử khoáng.

Unless a power generation turbine is involved, or the water quality is particularly bad, most industrial boilers operate at sufficiently low pressures to enable the use of simple water softeners for feedwater treatment. At higher pressures and when turbines and superheaters are involved, more complex feedwater treatment systems such as reverse osmosis, demineralizer systems, etc., are required to treat the feedwater. A state-of-the-art demineralization system is shown in the photo on the opposite page.

Các chất rắn cũng phải được xả ra khỏi nồi hơi bằng cách sử dụng hệ thống xả liên tục hay xả đáy định kỳ.

Solids are also removed from the boiler through proper operation of the continuous blowdown system and by the use of intermittent or bottom blowdown on a regular basis. Blowdown flows reduce the solids by dilution.

Sự nhiễm bẩn và độ dẫn điện quá cao của nước cấp có thể gây ra những vấn đề khác như mực nước trong bao hơi không ổn định và hiện tượng sủi bọt (sôi bồng – ND). Điều này có thể dẫn đến báo động (giả) mức nước cao hay thấp và sự gia tăng lượng nước cuốn vào bộ góp hơi ở dạng giọt vì lúc này thiết bị tách nước của bao hơi không loại hết được.

High conductivity or contamination of the boiler feedwater can create other problems such as drum level instability and foaming. This can result in high or low-water alarms and an increase in the carryover of moisture droplets into the steam header since the moisture separator of the drum cannot handle the resultant carryover.

Ngăn chặn sự ăn mòn – Phương pháp kiểm soát ăn mòn hiệu quả nhất là khử khí trong nước. Việc loại bỏ khí oxi trong nước làm giảm thiểu khả năng ăn mòn. Điều này thường được thực hiện nhiều nhất bằng thiết bị khử khí. Những thiết bị này sử dụng năng lượng hơi nước để đun nóng nước cấp, loại bỏ oxy, cacbon dioxit, và những khí khác ra khỏi nước được xử lý. Hóa chất lọc oxy cũng thường được phun vào thiết bị khử khí để tăng cường khả năng bảo vệ. Ngoài ra, người ta thường thêm hoá chất vào bao hơi hay nước cấp với liều lượng được kiểm soát để việc bảo vệ tốt hơn. Một chuyên gia xử lý nước có trình độ sẽ rất hữu ích cho bạn trong việc xác định phương pháp tốt nhất cho nhà máy của bạn để đảm bảo những yêu cầu cụ thể về chất lượng nước

Prevention of corrosion - The most effective method of controlling corrosion is proper deaeration of the water. The removal of oxygen from the water drastically reduces the potential for corrosion. This is most often accomplished through the use of deaerators. These units typically utilize steam to both preheat the feedwater and remove the oxygen, carbon dioxide, and other gases from the make-up water. Oxygen scavenging chemicals are also commonly injected into the deaerator to provide an additional measure of protection. Additionally, the boiler steam drum, or feedwater, has generally supplied chemicals at a controlled rate for even further protection. A qualified water treatment specialist is invaluable in determining the best method for your plant and your site-specific water requirements.

Biện pháp ngăn chặn – Để ngăn chặn những vấn đề liên quan đến phương pháp xử lý nước không đảm bảo, người ta đưa ra những khuyến cáo sau:

Preventive measures - In order to prevent problems with poor water treatment, the following are recommended:

Phải chắc chắn rằng chất lượng nước cấp vào nồi hơi của bạn thích hợp với nhiệt độ và áp suất hoạt động. Chất lượng nước tiêu chuẩn dựa vào áp suất và nhiệt độ vận hành như AMBA đã khuyến cáo.

Verify that your boiler feedwater is of sufficient high quality for the temperatures and pressures involved. Water quality standards based on operating pressures and temperatures as recommended by ABMA should be followed.

Chắc chắn rằng nước sau khi được khử khí phải không còn oxy, thiết bị khử khí vận hành với áp suất thích hợp, và nước ở nhiệt độ bão hòa theo áp suất.

Verify that the water leaving the deaerator is free of oxygen, that the deaerator is operated at the proper pressure, and that the water is at saturation temperature for the pressure.

- Định kỳ kiểm tra chất lượng hoạt động của hệ thống xử lý nước. Hạt nhựa lọc trong thiết bị làm mềm nuớc hay máy khử khoáng bị cuốn vào nước cấp có thể gây ra những rắc rối không nhỏ. Chúng có thể chảy ra trên bề mặt ống, dẫn đến ống bị quá nhiệt, v.v...

Verify proper operation of the water treatment systems on a regular basis. Loss of resin from a softener or demineralizer can create problems if the resin escapes into the feedwater. Such resins can melt on the tube surfaces, resulting in overheated tubes, etc.

Không bao giờ sử dụng nước chưa được xử lý cho nồi hơi

Never use untreated water in a boiler.

Điều chỉnh việc xả liên tục để duy trì độ dẫn điện của nước nồi hơi trong giới hạn cho phép và định kỳ xả đáy nồi hơi

Adjust continuous blowdown to maintain the conductivity of the boiler water within acceptable limits and blow down the mud drum on a regular basis.

- Việc xả cặn nồi hơi ra khỏi các loại ống có một đầu bị bịt kín như của bộ bảo vệ cạn nước, ống thủy, v.v... một cách định kỳ để ngăn căïn nồi hơi tích tụ vào những khu vực này cũng rất quan trọng. Sự tích tụ của cặn nồi hơi có thể làm cho bộ bảo vệ cạn

It is also important to blow the sludge out of all the dead legs of the low-water trips, water column, etc., on a regular basis to prevent sludge buildup in these areas. The buildup of sludge can disable the low-water trips.

- Định kỳ kiểm tra bề mặt tiếp xúc với nước của nồi. Nên để ý đến những dấu hiệu tích tụ và đóng cặn của chất rắn trong ống, và điều chỉnh phương pháp xử lý nước.

The boiler water side should be inspected on a regular basis. Should any signs of scaling or build up of solids on the tubes be noted, adjustments to the water treatment should be made.

Định kỳ kiểm tra bề mặt tiếp xúc với nước của bộ khử khí để chống ăn mòn. Đây là một biện pháp an tòan quan trọng bởi vì thiết bị khử khí có thể bị nổ vỡ do tác động của ăn mòn. Tất cả nước trong thiết bị khử khí sẽ lập tức hóa hơi trong trường hợp bình bị nổ vỡ.

The water side of the deaerator should be inspected on a regular basis for corrosion. This is an important safety issue because a deaerator can rupture from corrosion damage. All the water in the deaerator would immediately flash to steam in the event of a rupture.

Tóm lại, việc đảm bảo chất lượng xử lý nước cho nồi hơi đóng vai trò tuyệt đối quan trọng trong việc đảm bảo cho nồi hơi có thể vận hành theo đúng tuổi thọ thiết kế của nó. Nước có phẩm chất kém là một trong những “kẻ hủy diệt” chính của nồi hơi.

Proper treatment of the boiler feedwater is absolutely critical to enable a normal life expectancy of the unit. This is one of the most serious boiler "destroyers."

Khởi động sai

Improper Warm-up

Đây là một vấn đề phổ biến vì các mệnh lệnh quản lý và yêu cầu sản xuất thường xuyên tạo ra áp lực phải rút ngắn thời gian khởi động để đáp ứng nhu cầu sản xuất. Ngay khi nồi hơi vừa có khả năng sinh ra hơi, người ta đã muốn bạn phải cấp hơi cho họ rồi.

This is a common problem because management and production often exert extreme pressure on utilities to complete forced or scheduled outages so that production can resume. As soon as the boiler is "capable" of producing steam, they want it.

Việc khơỉ động sai là một trong những sự hành hạ khắc nghiệt nhất mà nồi hơi phải chịu đựng. Những nồi hơi thường xuyên phải hoạt động ở chế độ khởi động – vận hành – ngừng lại phải chịu những ứng suất cao hơn nhiều so với nồi hơi thường xuyên hoạt động ở chế độ phụ tải tối đa, vì vậy chúng cũng yêu cầu phải được bảo dưỡng nhiều hơn. Những bộ phận máy móc như nồi hơi, thân máy bay, động cơ đốt phải thường xuyên hoạt động ở chế độ quá độ từ điều kiện ngưng vận hành ở trạng thái cân bằng với môi trường sang chế độ vận hành sẽ bị suy giảm độ bền và bị phá hủy . Một thiết kế tốt và các biện pháp hữu hiệu để làm chậm quá trình chuyển tiếp giữa các điều kiện như vậy là hết sức cần thiết để kéo dài tuổi thọ nồi hơi và giảm bớt tình trạng hỏng hóc.

The improper warm-up of a steam boiler is one of the most severe hardships a boiler must endure. Going through the cycle of start-up, operation, and shutdown for any boiler creates higher equipment stresses and, consequently, much more maintenance-type issues than continuous operation at maximum rated capacity. Any piece of equipment such as a boiler, airplane fuselage, or combustion engine that undergoes an extreme transformation from ambient out of service conditions to operating conditions is subject to fatigue and failure. Good design and the process of making a slow transition between these conditions is essential for prolonging boiler life and reducing the possibility of failure.

Một nồi hơi điển hình được chế tạo bởi nhiều loại vật liệu khác nhau, vận hành trong những môi trường hoàn toàn khác nhau, bao gồm:

A typical boiler is constructed of different types of materials which operate in totally different environments, including:

- Ba lông và các ống góp chế tạo từ kim loại dày chứa nươc và hơi,

Drums and headers fabricated of thick metal which contain water and steam,

Oáng trao đổi nhiệt chế tạo bởi kim loại mỏng hơn chứa nước và hơi nước

Tubes fabricated of much thinner metal which contain water and steam,

Những vật liệu cách nhiệt được thiết kế đặc biệt để vận hành ở điều kiện hai chênh lệch nhiệt độ rất lớn giữa hai bề mặt.

Insulation materials which are specially designed to operate at a much higher temperature on one side than on the other side, and

- Những sản phẩm bằng thép đúc dầy như cửa kiểm tra, chịu tòan bộ nhiệt độ của buồng đốt ở phía này và không khí lạnh bao quanh ở phía kia.

Thick cast-iron castings such as access doors that are refractory-lined which see the full temperature of the furnace on one side and ambient air cooling on the other side.

Theo thiết kế, tất cả những vật liệu này nóng lên và nguội đi ở tốc độ rất khác nhau. Tình trạng này trở nên tệ hơn khi một bộ phận tiếp xúc trực tiếp với những môi trường có nhiệt độ khác nhau. Ví dụ như một bao hơi đang vận hành với mực nước bình thường có nửa dưới được làm mát bằng nuớc và nửa trên bằng không khí lúc ban đầu và bằng hơi nước khi sinh hơi. Nếu khởi động nồi hơi ở trạng thái nguội, nước sẽ nóng lên rất nhanh và nửa dưới của bao hơi giãn nở nhanh hơn nhiều so với nửa trên không tiếp xúc với nước. Vì vậy, phần dưới của bao hơi trở nên dài hơn phần trên, làm cho bao hơi bị cong. Hiện tượng này gọi là “Bao hơi gù lưng nằm ngửa”, có thể dẫn đến hiện tượng các ống sinh hơi nối giữa bao hơi và bao bùn bị phá hủy do ứng suất.

By design, all of these materials heat up and cool down at a much different rate. This situation is made much worse when a component is exposed to different temperatures. For example, a steam drum that is operating at normal water level has the bottom half of the drum cooled by water and the top half by air initially and steam eventually. If one starts to fire the boiler from a cold start, the water will heat up very quickly in the drum and the bottom half of the drum will expand much more quickly than the top half which is not in contact with water. Consequently, the bottom of the drum will become longer than the top, causing the drum to warp. This phenomenon called "drum humping" can lead to stress fractures of the generating tubes between the steam and mud drums.

Hư hỏng gây ra cho các bộ phận chịu lửa là thiệt hại phổ biến nhất liên quan đến việc khởi động nồi hơi nhanh từ trạng thái nguội. Vật liệu chịu lửa có đặc tính truyền nhiệt rất chậm và vì thế tốc độ nóng lên của nó chậm hơn nhiều so với kim loại. Hơn nữa, khi nguội đi, hơi ẩm bên trong buồng đốt được hấp thụ từ không khí vào trong vật liệu chịu lửa. Nên khởi động từ từ để ngăn chặn vật liệu chịu lửa không bị nứt; điều này cho phép có đủ thời gian đưa hơi ẩm ra khỏi vật liệu chịu lửa. Hơi ẩm được giữ lại nhanh chóng trở thành hơi nước và phá vỡ vật liệu chịu lửa khi hơi nước thoát ra.

Refractory damage is the most prevalent damage associated with a quick warm-up of a boiler from a cold start. Refractory by design transfers heat very slowly and therefore heats up much more slowly than metal. Also, as the air inside the furnace and refractory cool, moisture is absorbed from the air in the refractory. A gradual warm-up is required to prevent refractory from cracking; this allows adequate time for the moisture to be driven from the refractory. Trapped moisture quickly becomes steam and causes the refractory to spall as the steam escapes.

Sơ đồ khởi động tiêu chuẩn của nồi hơi bình thường không làm tăng nhiệt độ nước trong nồi hơi lên quá 100 0F một giờ. Thông thường tốc độ gia nhiệt tạo ra khi bộ đốt hoạt động liên tục với cường độ dù nhỏ nhất cũng đã vượt quá giới hạn này . Do đó, bộ đốt phải vận hành ở chế độ không liên tục để chắc rằng giới hạn đó không bị vượt qua.

The standard warm-up curve for a typical boiler does not increase the boiler water temperature over 100°F per hour. It is not unusual for a continuous minimum fire to exceed this maximum warm-up rate. Consequently, the burner must be intermittently fired to ensure that this rate is not exceeded.

Một kế hoạch sản xuất đúng sẽ đảm bảo cho nồi hơi được khởi động đúng, làm kéo dài tuổi thọ nồi hơi và giảm thiểu chi phí do sửa chữa

Correct planning and education will allow a boiler to be started properly, which will prolong the boiler life and eliminate costly maintenance repairs.