giáo trình nồi hơi tàu thủy

TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Hiệu đính: TS Nguyễn Đại An NỒI HƠI TÀU THỦY NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, nước công chất sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dịch vụ Ta nhận thấy có mặt nước nhiều lĩnh vực đời sống xã hội từ ứng dụng công nghiệp nặng sản xuất lượng, gia công chế tạo đến nhu cầu hàng ngày người hâm nóng, sấy sưởi Một số liệu thống kê lượng cho thấy tính toàn giới, 80 – 90% điện sản xuất từ việc sử dụng nước Sở dĩ nước phổ biến có nhiều ưu điểm như: tính kinh tế, sẵn có, không độc hại, có khả giãn nở lớn, sinh công lớn Nói riêng lĩnh vực kỹ thuật tàu thủy, từ kỷ 17 – 18 nước ứng dụng phổ biến tàu để phục vụ cho hệ động lai chân vịt Ngày nay, hệ động lực Diesel gần trang bị cho toàn đội tàu giới, nước sử dụng cho nhiều mục đích cần thiết tàu như: sinh công máy phụ, phục vụ sinh hoạt thuyền viên, chất công tác thiết bị trao đổi nhiệt Nồi thiết bị sinh hệ động lực nước Với hệ động lực nước bờ, nước cấp cho tua bin để lai máy phát điện Với hệ động lực nước tàu biển, nước cấp cho tua bin để lai chân vịt tàu thủy Hiện nay, tàu sử dụng hệ động lực Diesel, mà động Diesel thiết bị động lực lai chân vịt tàu thủy nồi sử dụng thiết bị phụ phục vụ cho mục đích như: hâm dầu, sấy không khí Nói chung, nồi thiết bị lượng quan trọng tàu thủy Một kỹ sư khai thác máy tàu biển để hoàn thành tốt NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng công việc cần phải hiểu nắm vững nguyên lý hoạt động cách thức khai thác vận hành thiết bị “Nồi tàu thủy” giáo trình biên soạn để phục vụ cho môn học “Nồi – Tua bin hơi” chương trình đào tạo kỹ sư khai thác máy tàu biển Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Đây môn học chuyên ngành giảng dạy vào năm thứ ba Do đó, để giúp sinh viên tiếp cận kiến thức chuyên môn tốt, nhóm tác giả gồm TS Lê Văn Điểm KS Hoàng Anh Dũng biên soạn xuất giáo trình Sách trình bày cách lô-gíc, dễ hiểu với nội dung chia làm chương mục rõ rệt Để học tốt môn học này, sinh viên cần nắm vững kiến thức sở chuyên ngành nhiệt động học kỹ thuật cần rèn luyện kỹ đọc vẽ kỹ thuật Chúng tin sách tài liệu bổ ích đem lại hiệu cho việc học tập sinh viên Tuy nhiên, lần xuất thân tác giả hạn chế kinh nghiệm thực tế nên thiếu sót điều tránh khỏi Trong trình sử dụng, mong nhận xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp độc giả để sách ngày hoàn thiện Tác giả NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng MỤC LỤC Chương Cơ sở nhiệt động hệ động lực nước 10 1.1 Nhắc lại kiến thức nước 10 1.1.1 Nước nước 10 1.1.2 Đồ thị pha nước 11 1.1.3 Các trình chuyển pha nước 12 1.1.4 Độ khô độ ẩm nước 13 1.2 Chu trình nhiệt động thiết bị động lực nước 14 1.2.1 Chu trình Carnot 14 1.2.2 Chu trình Rankine 16 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chu trình Rankine 21 1.2.4 Chu trình hồi nhiệt chu trình có nhiệt trung gian 23 1.3 Sử dụng lượng nước tàu thủy 27 Chương Giới thiệu chung nồi tàu thủy 28 2.1 Định nghĩa .28 2.2 Chức năng, nhiệm vụ nồi tàu thủy 28 2.3 Phân loại nồi tàu thủy 29 2.3.1 Phân loại theo áp suất công tác 29 2.3.2 Phân theo chuyển động khí cháy nước 30 2.3.3 Phân theo nguồn lượng sử dụng 30 2.3.4 Phân theo hình dáng cách bố trí nồi .31 2.3.5 Phân theo nguyên lý tuần hoàn 32 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 2.4 Các thông số nồi tàu thủy 33 2.4.1 Áp suất 33 2.4.2 Nhiệt độ 34 2.4.3 Sản lượng 34 2.4.4 Suất tiêu hao nhiên liệu .35 2.4.5 Diện tích mặt hấp nhiệt .35 2.4.6 Dung tích buồng đốt 36 2.4.7 Nhiệt tải dung tích buồng đốt .36 2.4.8 Lượng nước nồi .37 2.4.9 Hiệu suất nồi 37 2.5 Nguyên lý hoạt động nồi hệ thống nồi .39 2.5.1 Nguyên lý hoạt động nồi 39 2.5.2 Quá trình sinh nồi 40 2.5.3 Hệ thống nồi 42 2.6 Yêu cầu nồi sử dụng tàu thủy 45 Chương Nhiên liệu trình cháy nồi .48 3.1 Nhiên liệu dùng cho nồi tàu thủy 48 3.1.1 Thành phần dầu đốt nồi 48 3.1.2 Các tính chất đặc trưng .49 3.1.3 Yêu cầu nhiên liệu dùng cho nồi tàu thuỷ 50 3.2 Qúa trình cháy buồng đốt nồi 51 3.2.1 Các giai đoạn cháy nhiên liệu 51 3.2.2 Cháy hoàn toàn không hoàn toàn 52 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 3.2.3 Hệ số không khí thừa α .54 3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cháy nồi 56 3.2.5 Hiện tượng ăn mòn điểm sương mục rỉ vanađi .57 3.3 Cân nhiệt nồi 59 3.3.1 Tổn thất nhiệt khói lò q2 59 3.3.2 Tổn thất hóa học q3 61 3.3.3 Tổn thất nhiệt trời q5 .62 Chương Kết cấu nồi tàu thủy 64 4.1 Nồi phụ tàu thủy 64 4.1.1 Nồi hình trụ ống lửa nằm (Scotch boiler) 64 4.1.2 Nồi thẳng đứng ống lửa nằm (Cochran boiler) 69 4.1.3 Nồi thẳng đứng ống lửa đứng .71 4.1.4 Nồi thẳng đứng ống nước đứng 73 4.1.5 Nồi tuần hoàn cưỡng 77 4.2 Nồi khí xả, nồi liên hợp 79 4.2.1 Nồi liên hợp ống lửa nằm (Cochran) 81 4.2.2 Nồi liên hợp ống nước đứng 85 4.2.3 Hệ thống liên hợp nồi phụ-bộ tận dụng nhiệt khí xả 87 Chương Các thiết bị, hệ thống phục vụ nồi 91 5.1 Thiết bị buồng đốt .91 5.1.1 Hệ thống cung cấp không khí 92 5.1.2 Hệ thống nhiên liệu 94 5.1.3 Thiết bị đánh lửa 104 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 5.1.4 Tế bào quang điện (mắt thần) .105 5.1.5 Chương trình điều khiển thiết bị buồng đốt 106 5.2 Thiết bị báo, cấp nước nồi 110 5.2.1 Thiết bị báo chỗ 110 5.2.2 Thiết bị báo mức nước từ xa 111 5.2.3 Hệ thống cung cấp nước nồi 112 5.3 Tự động điều khiển điều chỉnh nồi 117 5.3.1 Tự động điều khiển trình cháy 117 5.3.2 Tựđộng điều khiển hâm nhiên liệu 120 5.3.3 Tựđộng giám sát vàcấp nước nồi 122 5.4 Van an toàn 123 5.4.1 Van an toàn kiểu đẩy thẳng 123 5.4.2 Van an toàn hoạt động gián tiếp .127 5.5 Thiết bị gạn xả thổi muội 128 5.5.1 Gạn mặt, xảđáy nồi 128 5.5.2 Thiết bịthổi muội 130 5.6 Hệ thống phân phối tuần hoàn .131 Chương Nước nồi xử lý nước nồi 133 6.1 Nước cấp nồi 133 6.1.1 Thành phần cáu cặn nước nồi 133 6.1.2 Tiêu chuẩn nước cấp nồi 135 6.2 Ảnh hưởng tạp chất đến hoạt động nồi 138 6.2.1 Cơ chế hình thành cáu cặn 140 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 6.2.2 Cơ chế ăn mòn bề mặt trao nhiệt 141 6.2.3 Hiện tượng tạp chất hạt nước theo vào 146 6.3 Xử lý nước nồi 148 6.3.1 Xử lý nước nồi 148 6.3.2 Xử lý nước nồi 152 6.4 Hóa nghiệm nước nồi 157 6.4.1 Kỹ thuật lấy mẫu thử chuẩn bị dụng cụ 157 6.4.2 Các hoá nghiệm 158 6.5 Bài hoá nghiệm nưóc nồi hãng Unitor Chemicals 163 6.5.1 Kỹ thuật lấy mẫu thử chuẩn bị dụng cụ 163 6.5.2 Xác định hàm lượng kiềm phenolthalein (P Alkalinity) .164 6.5.3 Xác định độ pH 164 6.5.4 Xác định hàm lượng ion chloride (Cl-) .165 Chương Khai thác bảo dưỡng nồi 166 7.1 Vận hành nồi 166 7.1.1 Chuẩn bị đốt nồi 166 7.1.2 Đốt nồi 167 7.1.3 Tăng áp suất 168 7.1.4 Khai thác nồi hoạt động .170 7.1.5 Dừng nồi 172 7.2 Một số hư hỏng thường gặp khai thác nồi 172 7.2.1 Cạn nước nồi chưa nghiêm trọng 172 7.2.2 Cạn nước nồi nghiêm trọng 173 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 7.2.3 Hư hỏng bề mặt trao đổi nhiệt 173 7.2.4 Mức nước nồi cao .174 7.2.5 Nồi bị tắt 175 7.3 Bảo dưỡng nồi tàu thủy 176 7.3.1 Vệ sinh nồi 176 7.3.2 Tẩy rửa cáu cặn nồi 177 7.3.3 Thử thủy lực nồi 179 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Chương 1.1 Cơ sở nhiệt động hệ động lực nước Nhắc lại kiến thức nước 1.1.1 Nước nước Nước (water) hợp chất hóa học ôxy hiđrô, có công thức hóa học H2O Với tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ tính lưỡng cực, liên kết hiđrô tính bất thường khối lượng riêng) nước chất quan trọng nhiều ngành khoa học đời sống 70% diện tích Trái Đất nước che phủ 0,3% tổng lượng nước Trái Đất nằm nguồn khai thác dùng làm nước uống Hơi nước (steam) công chất nhận từ nước tượng bay bề mặt nước Hơi nước loại khí thực Ở điều kiện nhiệt độ áp suất bình thường nước gần với trạng thái bão hoà Ở thiết bị nhiệt với diều kiện áp suất cao, nhiệt độ thấp, nước gần với thể lỏng Do nước, bỏ qua lực tương tác phân tử thể tích riêng chúng Hơi nước tuân theo phương trình trạng thái khí thực phương trình Van Der Walls (1-1) Trong đó, a b hệ số phụ thuộc vào chất chất khí 10 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng tự động đưa thiết bị vào làm việc như: quạt gió, bướm gió, bơm nhiên liệu tuần hoàn, hệ thống hâm nhiên liệu, thiết bị đánh lửa, van điện từ cấp nhiên liệu theo chương trình định trước Trong trường hợp đốt nồi tay, cần thực điều khiển thiết bị theo theo bước sau:  Bật công tắc lựa chọn vị trí điều khiển tay (MANUAL)  Khởi động quạt gió bơm nhiên liệu  Sau khoảng 30 giây (giai đoạn thông gió trước), bật thiết bị đánh lửa  Sau 1-2 giây bật công tắc điều khiển van cấp nhiên liệu Nhiên liệu phun vào buồng đốt cháy gặp tia lửa điện Trong suốt trình khởi động cần quan sát để khẳng định thiết bị đưa vào hoạt động thời điểm hoạt động tốt; nhiên liệu cháy phun vào buồng đốt Nếu việc đốt không thành công, hệ thống tự động bảo vệ nồi tự động dừng việc cấp nhiên liệu thực thông gió sau trước dừng Thông thường nồi phụ tàu thủy thiết kế để bảo vệ số thông số sau: nhiệt độ nhiên liệu thấp (khi dùng dầu FO); áp suất nhiên liệu thấp; mức nước nồi thấp; nồi không cháy Các thông số tự động giám sát bảo vệ suốt thời kỳ đốt nồi hệ thống làm việc Nếu thông số bảo vệ bị vi phạm, hệ thống tự động dừng, đồng thời kích hoạt tín hiệu báo động dừng nồi (đèn, còi) Khi cần xác định nguyên nhân cách quan sát đèn tín hiệu bảo vệ, khắc phục nguyên nhân ấn nút hoàn nguyên (RESET) để xoá tín hiệu bảo vệ trước khởi động lại nồi 7.1.3 Tăng áp suất Sau đưa nồi vào hoạt động, nhiệt độ áp suất nồi tăng dần Đây giai đoạn làm việc không ổn định, cần ý 167 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng theo dõi, thực công việc điều chỉnh cần thiết để đảm bảo hoạt động tốt cho hệ thống Để tránh ứng suất nhiệt lớn, cần tăng áp suất nồi lên từ từ Ví dụ nồi hình trụ cần giờ, nồi thẳng đứng cần khoảng để đạt đến giá trị áp suất định mức Tuy nhiên, việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp thực với loại nồi có trang bị hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiều chế độ cháy Với nồi sau sửa chữa lớn, đặc biệt thay cụm ống, xây lại gạch cách nhiệt, cần thực việc đốt nồi lần đầu theo chương trình đặc biệt Khi cần điều khiển nồi theo chế độ đốt tay Trong trình nồi tăng áp suất cần theo dõi dấu hiệu sau:  Thỉnh thoảng sờ vào vỏ nồi để khẳng định nhiệt độ tăng lên Duy trì chế độ cháy thấp tốt để tránh ứng suất nhiệt gây nứt trống nước, ống nước, ống lửa  Khi áp suất bắt đầu tăng, mở van xả khí đỉnh nồi để xả hết lượng khí không gian nồi Việc xả khí đốt nồi từ trạng thái nguội nhằm loại bỏ không khí khỏi hệ thống, tránh ăn mòn kim loại xuất ôxy khí hòa tan khác  Kiểm tra toàn nồi để phát rò rỉ mặt bích lắp ráp, van, khắc phục cần thiết Nếu khắc phục rò rỉ cách xiết lại mặt bích, cần phải dừng nồi để xử lý  Thường xuyên theo dõi mức nước nồi Khi đốt nồi từ trạng thái nguội, mức nước nồi tăng dần lên nhiệt độ nước tăng Nếu mức nước cao, cần xả bớt qua van xả mặt, xả đáy Nếu không xả kịp thời, hệ thống báo động mức nước nồi cao  Theo dõi tăng áp suất 168 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng  Khi áp suất tăng tới khoảng ¼ áp suất định mức, thực gạn mặt, xả đáy nồi để xả váng tạp chất cặn lắng khỏi nồi (xem quy trình xả chương trước)  Thực sấy đường ống Khi áp suất tăng tới khoảng ½ áp suất định mức, thực việc sấy đường ống dẫn cách mở van để cấp sấy Trong trình sấy phải mở van xả nước đọng hệ thống đường ống thấy thoát Việc cấp đến hệ thống mà không tiến hành sấy đường ống gây tượng búa chất lỏng (water hammer) Hiện tượng xảy có áp suất cao cấp tới hệ thống đường ống nguội Khi xảy chuyển động va đập dòng với lượng nước ngưng tụ đường ống Điều gây xung thủy lực làm vỡ ống xé rách gioăng đệm cản trở chuyển động dòng ống  Mở hoàn toàn van để cấp tiêu dùng áp suất đạt tới giá trị định mức Việc mở van để cấp công tác phải thực từ từ để tránh giảm áp suất đột ngột bên nồi Điều gây tượng sôi trào, gây hư hỏng cho hệ thống (xem chương trước) 7.1.4 Khai thác nồi hoạt động Sau thực công việc kể trên, nồi trở trạng thái hoạt động bình thường Khi cần thực công việc sau cần để đảm bảo nồi hoạt động an toàn kinh tế:  Điều chỉnh trình cháy Sau nồi đạt chế độ làm việc ổn định thực hiệu chỉnh trình cháy cách thay đổi tỷ lệ lượng nhiên liệu không khí cấp cho phù hợp Các nồi phụ tàu thủy thường thiết kế để hoạt động với chế độ cháy (điều khiển ON/OFF) Trong trường hợp lượng cung cấp nhiên liệu không thay đổi, 169 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng       cần điều chỉnh bướm gió phù hợp để cung cấp đủ không khí cho trình cháy Thường xuyên theo dõi mức nước nồi ống thủy, cần thiết, điều chỉnh mức tự động khởi động dừng bơm cấp nước nồi cho phù hợp Hàng ngày phải xả nước để kiểm tra hoạt động khẳng định báo xác ống thủy Hàng ngày tiến hành xả mặt xả đáy, tuỳ thuộc vào chất lượng nước nồi Tiến hành hoá nghiệm nước nồi theo hướng dẫn nhà chế tạo xử lý nước nồi cần thiết Việc hóa nghiệm nước nồi thực hàng tuần Nếu cần thiết cần phải tăng cường chu kỳ hóa nghiệm, đặc biệt thay đổi nguồn nước cấp cho nồi Định kỳ tháo, kiểm tra, vệ sinh, chỉnh súng phun, thiết bị đánh lửa theo quy định nhà chế tạo Định kỳ kiểm tra hoạt động thiết bị báo động, bảo vệ nồi theo hướng dẫn ghi vào nhật ký nồi Thông thường ba tháng cần kiểm tra thiết bị an toàn lập báo cáo Trong báo cáo cần có thông tin sau: kết kiểm tra chức bảo vệ (mức nước, trình cháy, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu), kết hóa nghiệm nước nồi phương án xử lý nước Định kỳ thổi muội bề mặt trao đổi nhiệt phía khí lò Thông thường, bão hòa lấy từ trống sử dụng để thổi muội Các hệ thống nồi phụ tàu thủy thường trang bị cấu thổi muội tay Việc thổi muội thực cách cấp đến cấu thổi muội xoay đầu phun để thổi muội bề mặt trao nhiệt 170 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 7.1.5 Dừng nồi Việc dừng nồi thực cách bật công tắc điều khiển vị trí dừng nồi Khi thiết bị điều khiển dừng lại theo chương trình Nếu mục đích việc dừng nồi để thực công việc sửa chữa, bảo dưỡng, cần thiết phải thực công việc khác như: chuyển sang sử dụng nhiên liệu nhẹ, dừng hệ thống phục vụ Nếu thời gian dừng nồi ngắn ủ nồi cách đóng van giảm lượng cấp nhiên liệu Tuỳ theo thời gian dừng nồi phải xả đáy nồi Nếu dừng tháng phải xả nồi sấy khô bên nồi 7.2 Một số hư hỏng thường gặp khai thác nồi Khi khai thác nồi gặp số cố Dưới trình bày số cố tiêu biểu khai thác nồi 7.2.1 Cạn nước nồi chưa nghiêm trọng Sự cố cạn nước nồi chưa nghiêm trọng biểu mức nước nồi thấp ống thủy thường kèm theo báo động mức nước nồi thấp Cạn nước nồi chưa nghiêm trọng xảy hệ thống cấp nước nồi không đảm bảo cấp đủ nước cho nồi Ví dụ bơm cấp nước nồi hỏng, két nước cấp, thiết bị cảm ứng mức nước nồi điều khiển bơm cấp nước hoạt động không xác Khi gặp tượng cần kiểm tra lại xác mức nước ống thủy cách xả nước thông ống thủy Nếu mức nước cạn cần kiểm tra hệ thống cấp nước để xác định xác nguyên nhân tìm cách khắc phục Nếu cạn nước nồi mà hệ thống không báo động mức nước nồi thấp, cần kiểm tra khôi phục hoạt động thiết bị báo động mức nước nồi thấp 171 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng 7.2.2 Cạn nước nồi nghiêm trọng Cạn nước nồi nghiêm trọng biểu việc không nhìn thấy mức nước ống thủy sáng mở van xả đáy ống thủy Nguyên nhân gây cạn nước nồi nghiêm trọng thủng bề mặt trao đổi nhiệt, dẫn đến dò lọt nước sang không gian khí lò, hư hỏng hệ thống tự động cấp nước nồi Khi gặp tượng cần dừng nồi hơi, dùng tay giật mở van an toàn để xả hết nồi để nồi nguội tự nhiên Tuyệt đối không cấp nước vào nồi Khi cạn nước nồi nghiêm trọng số bề mặt trao đổi nhiệt phía nhô lên khỏi mặt nước bị nhiệt Nếu cấp nước lạnh vào nồi bề mặt bị rạn nứt nổ vỡ ứng suất nhiệt lớn Sau nồi nguội, tháo kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt để xác định hư hỏng Nếu cần thiết yêu cầu giám định quan đăng kiểm trước định cho nồi hoạt động trở lại Sự cố cạn nước nồi nghiêm trọng xảy hệ thống tự động cấp nước nồi thiết bị bảo vệ mức nước nồi không họat động Vì vậy, cố cạn nước nồi tránh trình khai thác thường xuyên kiểm tra hoạt động thiết bị tự động bảo vệ mức nước nồi thấp sửa chữa chúng hoạt động không tin cậy 7.2.3 Hư hỏng bề mặt trao đổi nhiệt Hư hỏng bề mặt trao đổi nhiệt nhiệt Các bề mặt trao nhiệt bên nồi cần tiếp xúc làm mát nước Nếu bị nước lý đó, bề mặt bị nhiệt Quá nhiệt gây biến dạng bề mặt trao nhiệt, trường hợp nặng hơn, gây cháy hỏng Cháy hỏng bề mặt trao đổi nhiệt thường hậu cố cạn nước nồi Tình trạng cáu cặn bám dày 172 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng bề mặt làm giảm khả trao đổi nhiệt, tăng nhiệt độ bề mặt trao đổi nhiệt, gây nhiệt Cháy hỏng bề mặt trao đổi nhiệt dẫn tới nước tràn vào không gian khí lò, giảm áp suất Trường hợp nặng nề gây tắt nồi hơi, nồi khả làm việc Cháy thủng bề mặt trao nhiệt phát tiếng nổ bên nồi khói trắng Khi phát cháy hỏng bề mặt trao nhiệt cần dừng nồi hơi, kiểm tra tình trạng bề mặt trao nhiệt sửa chữa Có thể khắc phục tạm thời cách nút bớt số ống bị thủng Trường hợp số lượng ống bị nút lớn, dẫn đến giảm diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, giảm sản lượng hơi, cần phải dừng nồi để thay ống Một số kết cấu hàn nồi bị nứt khiếm khuyết chế tạo ứng xuất nhiệt trình khai thác Các vết nứt nhỏ chịu tác động nhiệt độ cao lớn dần gây hư hỏng bề mặt trao đổi nhiệt Việc khai thác hợp lý nồi hơi, đặc biệt giai đoạn khởi động dừng nồi hơi, giúp tránh ứng suất nhiệt lớn Tuân thủ chế độ xử lý nước cho phép hạn chế cáu cặn, ăn mòn bề mặt trao đổi nhiệt, giúp tăng tuổi thọ khai thác nồi 7.2.4 Mức nước nồi cao Hiện tượng mức nước nồi cao thường kèm theo báo động mức nước nồi cao nguyên nhân sau: hệ thống tự động điều khiển cấp nước nồi hoạt động không xác; tượng sôi trào tăng đột ngột tải tiêu dùng có nhiều tạp chất lơ lửng bề mặt bay Khi mức nước nồi cao cần xả bớt nước để tránh nước theo tới thiết bị tiêu dùng Nếu hệ thống tự động cấp nước nồi hoạt động sai cần điều chỉnh lại cho phù hợp Nếu mức nước nồi tăng sôi trào cần đóng van chính, để mức nước 173 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng nồi ổn định trở lại, sau mở từ từ van để cấp trở lại Để tránh tượng sôi trào, cần ý không thay đổi tải nồi đột ngột thực việc xử lý nước nồi triệt để kết hợp gạn mặt, xả đáy để loại trừ tạp chất lẫn nước nồi Mức nước nồi cao thường xảy đốt nồi từ trạng thái nguội Khi mức nước nồi tăng dần nhiệt độ tăng, trường hợp cần xả bớt nước cách mở van gạn xả 7.2.5 Nồi bị tắt Nồi không cháy thường kèm theo báo động bảo vệ dừng nồi Khi khởi động nồi không cháy nguyên nhân như: thiết bị đánh lửa hoạt động không tốt; nhiệt độ nhiên liệu thấp (khi đốt dầu FO); áp suất nhiên liệu thấp bơm cấp nhiên liệu kém, hệ thống lẫn không khí, hết nhiên liệu két, van điện từ cấp nhiên liệu bị rò; súng phun dẫn đến chất lượng phun sương kém; bướm gió điều chỉnh to gây luồng gió mạnh Nồi hoạt động bị tắt hệ thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu với chất lượng kém; áp suất nhiên liệu thấp; nhiệt độ nhiên liệu thấp phần tử tự động điều chỉnh nhiệt độ hâm nhiên liệu hỏng; mức nước nồi thấp Các hệ thống nồi thiết kế để tự động điều khiển, bảo vệ thông số làm việc Khi thông số không đảm bảo, hệ thống tự động dừng nồi (dừng phun nhiên liệu) phát tín hiệu báo động Khi cần xác định thông số bảo vệ cách quan sát bảng đèn báo động bảo vệ nồi kết hợp xem xét hệ thống để tìm nguyên nhân Sau khắc phục cần nhấn nút hoàn nguyên để xoá tín hiệu bảo vệ, đưa hệ thống trở lại trạng thái tự động làm việc Khi cần thiết đốt lại nồi tay để phát xác nguyên nhân sửa chữa cần thiết 174 NỒI HƠI TÀU THỦY 7.3 TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Bảo dưỡng nồi tàu thủy 7.3.1 Vệ sinh nồi Trong trình khai thác, định kỳ cần phải vệ sinh nồi hơi, phía không gian nước không gian khí lò Tần suất vệ sinh phụ thuộc váo nhiều yếu tố khác như: cường độ hoạt động nồi hơi, chất lượng nước nồi hơi, chất lượng trình cháy, … Tuy nhiên, điều kiện cho phép, cần dừng nồi hơi, kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt hai phía để xác định mức độ nhiễm bẩn Việc theo dõi thường xuyên nhiệt độ khí xả nhiệt độ sấy khỏi nồi cho phép đánh giá chất lượng bề mặt trao đổi nhiệt, muội, cáu cặn bàm nhiều làm giảm cường độ trao đổi nhiệt, dẫn đến tăng nhiệt độ khí lò khỏi nồi hơi, giảm nhiệt độ sấy Các nồi phụ tàu thủy thường không trang bị thiết bị đo trên, nên cần định kỳ dừng nồi kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt Khi cần thiết dừng nồi để vệ sinh bên trong, cần thực theo bước sau: Cần dừng nồi 24 tiếng trước tiến hành tháo, kiểm tra bên Trước dừng, cần tiến hành thổi muội bề mặt trao đổi nhiệt Khi áp suất nồi giảm xuống khoảng 0.4 MPa, cần mở van xả để xả hết cáu cặn nồi Để nồi nguội tự nhiên tiến hành công việc tháo, vệ sinh Cần cách ly hoàn toàn nồi khỏi thống phục vụ trước thực công việc tháo lắp Sau nồi nguội, nước xả hết, công việc vệ sinh phía không gian nước thực sau: 175 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Tháo cửa kiểm tra khu vực không gian hơi, không gian nước, cửa xả bùn để quan sát tình trạng bề mặt trao đổi nhiệt Nếu cần thiết vệ sinh, cạo cáu cặn phương pháp khí Khi cần thiết tẩy rửa cáu cặn hóa chất Sau cạo rửa cáu cặn, cần rửa bề mặt trao đổi nhiệt nước sạch, kiểm tra ống nước bi thông ống que thông Trường hợp dùng que thông sử dụng vòi nước khí nén để kiểm tra Kiểm tra kỹ bên trước lắp ráp Thay giăng làm kín, lắp lại cửa kiểm tra Công việc vệ sinh phía không gian khí lò tiến hành sau: Tháo cửa thăm phía khí lò để chuẩn bị cho việc vệ sinh Có thể sử dụng que thông để vệ sinh ống lửa, kết hợp sử dụng vòi nước Để hòa tan muội thổi cáu cặn, nên sử dụng nước nóng với áp suất cao Việc rửa nước nóng phải thực liên tục kết thúc, dừng lại nửa chừng, phần cáu cặn chưa thổi có xu hướng biến cứng Điều gây khó khăn cho việc vệ sinh sau Sau vệ sinh cáu muội, cần tiến hành thông gió để sấy khô không gian khí lò Nếu có thể, sử dụng không khí sưởi nóng để sấy Lắp lại cửa thăm 7.3.2 Tẩy rửa cáu cặn nồi Việc tẩy rửa cáu cặn nồi thường tiến hành định kỳ vào kỳ sửa chữa lớn Chu kỳ tẩy rửa cáu cặn phụ thuộc vào kiểu loại nồi hơi, chất lượng nước sử dụng chất lượng khai thác nồi Việc tẩy rửa cáu cặn nồi sử dụng axit, kiềm tẩy rửa tay 176 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng a) Tẩy rửa axit Trước ngâm axit phải bịt tất van trừ van xả đáy Hoá chất thường sử dụng axit HCl số chất chống ăn mòn khác Nồng độ axit không 2% không 10%, thường dùng 5% Để tăng hiệu tẩy rửa đun nhẹ nồi tới nhiệt độ 50-70 0C dùng bơm tuần hoàn nước nồi để làm đồng nồng độ dung dịch Thời gian ngâm axit thường khoảng 6-10 tuỳ thuộc vào độ dày lớp cáu Trong suốt thời gian ngâm cần thường xuyên kiểm tra nồng độ axit bổ xung nồng độ giảm Việc ngâm axit kết thúc nồng độ axit không giảm Sau tẩy rửa axit cần nấu kiềm với nồng độ 2-3% vài để trung hoà axit rửa lại nước b) Tẩy rửa kiềm Trường hợp cáu dày không cho phép tẩy rửa axit ví dụ trường hợp có nguy ăn mòn kim loại axit tẩy rửa cáu cặn kiềm Trước tẩy rửa cáu cặn cần tháo tất van đồng bịt lại để tránh ăn mòn van Trước nấu kiềm cần khống chế trình cháy nồi để giảm áp suất nồi xuống 1/4 áp suất định mức Việc đưa dung dịch kiềm vào nồi thực qua hệ thống cấp nước nồi Sau giảm áp suất nồi tới không sau lại tăng lên 1/4 áp suất định mức xả đáy, bổ xung thêm nước Cứ lặp lặp lại để làm bong lớp cáu cặn Cứ 1/2 kiểm tra lại nồng độ kiềm bổ xung nồng độ giảm Công việc tẩy rửa tiếp tục nồng độ kiềm không giảm Sau để nồi nguội xả đáy, mở nắp cửa thăm tiến hành cạo cáu chưa kịp hoá cứng Nồng độ kiềm áp dụng sau: pha 1.52.0 kg Na3PO4 cho 1m3 nước cáu sulphate Nếu cáu cứng dày cần pha 8-12 kg Na2CO3 0.4-0.6 kg NaOH cho 1m3 nước 177 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Phương pháp tẩy rửa cáu cặn tay áp dụng trường hợp cáu mỏng sau nấu kiềm 7.3.3 Thử thủy lực nồi Nồi hơi, thiết bị áp lực khác, cần thử thủy lực để khẳng định mức độ an toàn kết cấu Theo quy định, nồi làm việc với áp suất 6.9 MPa, lắp đặt mới, cần phải thử thủy lực áp suất thử p = (1.5 × pđm + 3.5) MPa Những nồi có áp suất công tác thấp thử thủy lực áp suất gấp hai lần áp suất công tác Việc thử thủy lực thực giám sát quan đăng kiểm Giá trị áp suất thử ghi vào biên in bảng thông số gắn nồi Trong trình khai thác, định kỳ sau lần sửa chữa lớn, nồi cần thử thủy lực Áp suất thử thủy lực nồi cũ quan Đăng kiểm quy định tùy theo tình trạng kỹ thuật tại, phải giá trị áp suất công tác thiết kế Thông thường sau tiến hành công việc sửa chữa thay ống, việc thử thủy lực thực áp suất 1.25 lần giá trị áp suất công tác Việc thử thủy lực thực sau: Tháo, bịt tất đường nối với khoang nồi để cô lập nồi Tháo tất cấu chằng giữ nồi hơi, lắp cấu để đo giãn nở, chuyển vị số nơi xung quanh nồi buồng đốt, phía nồi Cấp nước vào đầy nồi hơi, sử dụng nước nóng Nối bơm tạo áp suất, áp kế (thường sử dụng bơm tay kiểu piston) Ghi lại giá trị đồng hồ báo chuyển vị 178 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Nâng dần áp suất thử lên giá trị quy định Cần chắn áp suất thử tăng nhanh Nếu áp suất thay đổi theo động tác bơm có nghĩa hệ thống không khí, cần phải xả hết không khí Trong thời gian tăng áp suất, cần ý theo dõi toàn nồi để kịp thời phát dò lọt biến dạng thành phần kết cấu nồi Nếu phát rò lọt, cần khắc phục trước thử lại Khi đạt giá trị áp suất thử cần đọc ghi lại giá trị đồng hồ đo chuyển vị Duy trì giá trị áp suất thử liên tục theo yêu cầu đăng kiểm viên, trường hợp không 10 phút 10 Khi thỏa mãn, xả nước khỏi nồi ghi lại giá trị chuyển vị Cần chắn giá trị chuyển vị trở trạng thái trước thử 11 Sau kết thúc thử thủy lực, xả khỏi nồi để tiến hành kiểm tra cần thiết 179 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hồng Phúc, Nguyễn Đại An Hệ động lực nước NXB Trường Đại học Hàng hải 2000 [2] Đỗ Văn Thắng Hỏi đáp vận hành thiết bị lò NXB Giáo dục 2008 [3] Phạm Lê Dần Nguyễn Công Hân Công nghệ lò mạng nhiệt NXB Khoa học Kỹ thuật 2007 [4] G T H Flanagan Marine Boilers 3rd Edition ButterworthHeinemann 1990 [5] Everett B Woodruff, Herbert B Lammers, Thomas F Lammers Steam Plant Operation 7th Edition McGraw-Hill 1998 [6] Anthony Lawrence Kohan Boiler Operator’s Guide 4th Edition McGraw-Hill 1998 [7] Kenneth E Heselton Boiler Operators Handbook The Fairmont Press, Inc 2005 [8] V Ganapathy Industrial Boilers & Heat Recovery Steam Generators Marcel Dekker, Inc 2003 180 [...]... trạng thái nước bão hòa, hơi bão hòa gồm hai thành phần lỏng và hơi nhưng thành phần hơi chiếm đa số Hơi bão hòa có thể ở trạng thái bão hòa chưa hoàn toàn, gọi là hơi bão hòa ẩm hoặc trạng thái bão hòa hoàn toàn, gọi là hơi bão hòa khô  Hơi bão hòa ẩm (liquid-vapor): là hơi bão hòa mà còn chứa các hạt lỏng nhỏ li ti chưa kịp bay hơi hết  Hơi bão hòa khô (saturated vapor): là hơi bão hòa mà không còn... là áp suất của hơi ra khỏi bộ sấy hơi (bộ quá nhiệt) Áp suất hơi sấy thấp hơn áp suất pN trong nồi hơi khoảng 1÷4kG/cm2  Áp suất hơi giảm sấy pgs là áp suất của hơi sau khi ra khỏi bộ giảm sấy Áp suất hơi giảm sấy thấp hơn áp suất hơi sấy  Áp suất nước cấp pnc là áp suất của nước được bơm cấp vào nồi hơi Để nước có thể được nén vào nồi hơi, áp suất nước cấp 33 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS... 9.81kG/cm2) Hầu hết nồi hơi thấp áp là các nồi hơi phụ, cung cấp hơi cho việc hâm sấy nhiên liệu hay lai các thiết bị phụ dưới tàu  Nồi hơi trung áp (high pressure boiler): có áp suất làm việc khoảng 2÷4,5MPa  Nồi hơi cao áp (power boiler): có áp suất làm việc trên 4,5MPa 29 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Nồi hơi trung và cao áp thường là các nồi hơi chính, sản suất hơi quá nhiệt có... với nồi hơi tàu thủy, các thông số áp suất (pressure) cần quan tâm gồm có: áp suất nồi hơi (áp suất làm việc), áp suất hơi sấy, áp suất hơi giảm sấy và áp suất nước cấp Đơn vị đo thường được sử dụng đối với các loại áp suất này là kG/cm2 hoặc bar 1 kG/cm2 = 1at = 0,981bar  Áp suất nồi hơi pN là áp suất của nước và hơi bão hòa chứa trong thân (bầu) nồi hơi  Áp suất hơi sấy phs là áp suất của hơi ra... NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng  Độ khô (dryness): là tỷ số giữa khối lượng của phần hơi bão hòa khô trong hơi bão hòa ẩm và khối lượng hơi bão hòa ẩm Ký hiệu x (1-2) Trong đó: Gh là khối lượng hơi khô trong ẩm; Gn là khối lượng của nước trong hơi ẩm Nước sôi có x = 0; hơi ẩm có 0 < x < 1 và hơi khô có x = 1  Độ ẩm (humidity): là tỷ số giữa khối lượng của phần nước trong hơi bão... (tấn/giờ) Sản lượng hơi chung DN là tổng của sản lượng hơi sấy Dhs, sản lượng hơi giảm sấy Dgs và sản lượng hơi bão hòa Dx DN = Dhs + Dgs + Dx (kg/h) 34 (2-1) NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Chú ý rằng Dx là lượng hơi bão hòa cung cấp cho máy phụ và hệ thống (chứ không phải là lượng hơi bão hòa sinh ra trong bầu nồi), ta gọi là tải của nồi hơi Khi cần thiết, nồi hơi có thể quá tải... phức tạp Hình 2.10 Nồi hơi ống nước và nồi hơi ống lửa 2.3.3 Phân theo nguồn năng lượng sử dụng  Nồi hơi sử dụng năng lượng từ phản ứng cháy nhiên liệu: nhiên liệu dùng cho nồi hơi có thể là than, dầu và khí đốt Có loại nồi hơi sử dụng đồng thời hai loại nhiên liệu để đốt, ví dụ như nồi hơi đốt dầu - khí Dưới tàu thủy, chỉ có nồi hơi đốt dầu (oilfired boiler) được sử dụng  Nồi hơi sử dụng năng lượng... nồi hơi loại này tận dụng năng lượng nhiệt từ khí xả của động cơ Diesel chính, của động cơ Diesel lai máy phát điện hoặc của tua bin khí để sinh hơi Hơi sinh ra từ nồi hơi khí xả (hay còn gọi là nồi hơi kinh tế) chủ yếu dùng để phục vụ nhu cầu hâm sấy nhiên liệu và các nhu cầu sinh hoạt khác trên tàu Tàu thủy cũng có thể được trang bị các tua bin phụ, được cung cấp hơi bởi nồi hơi khí xả, nồi hơi liên... cao  Nồi hơi không tuần hoàn (non-circulating boiler): loại nồi hơi này không có vòng tuần hoàn của nước, có kết cấu đơn giản nhất Nồi hơi ống lửa cũng là nồi hơi không tuần hoàn do nước được chứa toàn bộ trong bầu nồi 32 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Hình 2.12 Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức và nồi hơi không tuần hoàn 2.4 Các thông số chính của nồi hơi tàu thủy... sôi trong nồi hơi bằng nguồn nhiệt từ phản ứng cháy nhiên liệu diễn ra trong nồi hơi 5 Quá trình 5-6: Hóa hơi đẳng áp (constant pressure evaporation), quá trình cấp nhiệt vẫn tiếp diễn, nước sôi và bay hơi trong nồi hơi 6 Quá trình 6-1: Quá nhiệt đẳng áp (constant pressure superheating), hơi nước được đưa vào bộ quá nhiệt, hay còn gọi là bộ sấy hơi, nhận thêm nhiệt lượng để biến thành hơi quá nhiệt ... với Ví dụ, lượng nước nồi rút ngắn thời gian đốt nồi lấy hơi, giảm trọng lượng nồi hơi, song mực nước nồi áp suất nước ổn định 47 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm - KS Hoàng Anh Dũng Chương 3.1... tổng lượng nước Trái Đất nằm nguồn khai thác dùng làm nước uống Hơi nước (steam) công chất nhận từ nước tượng bay bề mặt nước Hơi nước loại khí thực Ở điều kiện nhiệt độ áp suất bình thường nước... phân tử thể tích riêng chúng Hơi nước tuân theo phương trình trạng thái khí thực phương trình Van Der Walls (1-1) Trong đó, a b hệ số phụ thuộc vào chất chất khí 10 NỒI HƠI TÀU THỦY TS Lê Văn Điểm