Huấn luyện an toàn vận hành nồi hơi thiết bị áp lực

Nguyễn Văn Cương KỸ THUẬT AN TOÀN THIẾT BỊ ÁP LỰC - NỒI HƠI 2 3 “Bình chịu áp lực” là một thể tích kín dùng để gọi chung cho tất cả các loại thiết bị mà trong quá trình làm việc luôn chị

Trang 1

HUẤN LUYỆN AN TOÀN LAO ĐỘNG

VỆ SINH LAO ĐỘNG

20/07/2018

TS Nguyễn Văn Cương

KỸ THUẬT AN TOÀN THIẾT BỊ ÁP LỰC - NỒI HƠI

2

3

“Bình chịu áp lực” là một thể tích kín dùng để gọi chung cho tất cả các

loại thiết bị mà trong quá trình làm việc luôn chịu áp suất của môi chất tác

dụng lên thành trong hoặc thành ngoài của thiết bị Bao gồmbình chứa khí

nén,bình sinh khí,bình gia nhiệt,nồi hơi,nồi hấp, v v

Bình chịu áp lực

Bình chịu áp lực là một thiết bị dùng để tiến hành các quá trình nhiệt học hoặc

hoá học, cũng như để chứa và chuyên chở môi chất có áp suất lớn hơn áp suất

khí quyển

Bình liên hợp

Bình chịu áp lực liên hợp là tổ hợp gồm hai hay nhiều bình chịu áp lực nối với

nhau làm việc trong điều kiện giống hoặc khác nhau về áp suất, nhiệt độ và

môi chất

AN TOÀN THIẾT BỊ ÁP LỰC

1 Giới thiệu thiết bị áp lực

4

Trang 2

Bồn (xitec)

Là bình chịu áp lực có thể tích lớn được lắp chặt trên các khung xe của toa

xe lửa, ôtô, hoặc trên các phương tiện vận chuyển khác

Thùng

Là bình chịu áp lực có dạng hình trụ đặt nằm hoặc đứng có thể di chuyển

hoặc đặt cố định

Chai

Là một loại bình chịu áp lực bằng kim loại có dung tích nhỏ (dưới 100 lít) dùng

để chứa các chất lỏng, khí nén, khí hoá lỏng, khí hoà tan có áp suất

Bình hấp (nồi nấu)

Bình hấp (nồi nấu) là loại bình chịu áp lực, trong đó xảy ra quá trình nhiệt và

có thể được đốt nóng bằng điện, khí nóng, hơi nước hoặc nhiên liệu khác

6

 Nồi đun bằng điện

Thường có cấu tạo đơn giản và thể tích nhỏ dùng điện để đun nước thành hơi cung cấp hơi cho các thiết bị khác

 Nồi hơi(theo TCVN 6004-1995)

Nồi hơi là thiết bị dùng để sản xuất hơi từ nước mà nguồn nhiệt cung cấp cho nó là do

sự đốt nhiên liệu hữu cơ, do nhiệt của các khí thải Nồi hơi bao gồm tất cả các bộ phận liên quan đến sản xuất hơi của nồi hơi

7

 Áp suất thiết kế

Là áp suất do nhà chế tạo quy định, làm cơ sở để thiết kế tính toán bền

cho các bộ phận của bình, áp suất này chưa kể đến áp suất thuỷ tĩnh

tại điểm tính toán

 Áp suất làm việc cho phép

Là áp suất lớn nhất mà bình được phép làm việc lâu dài

 Áp suất cực đại cho phép

Là áp suất lớn nhất mà bình được phép làm việc trong một khoảng

thời gian, do người chế tạo quy định

8

 Nhiệt độ

Nhiệt độ lớn nhất của môi chấtchứa trong bình được xác định là nhiệt

độ môi chất của bình (nhiệt độ dương hoặc âm)

Nhiệt độ của thành bình: Nhiệt độ lớn nhất của thành bình khi có chứa môi chất được xác định là nhiệt độ tính toán của thành bình Khi không có sự tăng giảm nhiệt độ thành bình do hấp thụ hay tỏa nhiệt thì

có thể lấy nhiệt độ tính toán của thành bình bằng nhiệt độ của môi chất tiếp xúc với thành bình

Trang 3

 Phân loại thiết bị áp lực

 Theo áp suất:thiết bị Hạ áp, Trung áp, Cao áp, Siêu áp

 Các thiết bị đốt nóng

Nồi hơi và các bộ phân nồi hơi, nồi chưng cất, nồi hấp,…: áp lực tạo ra

do hơi nước bị nung quá nhiệt (> 100 °C) trong các bình kín

 Các thiết bị không đốt nóng

Thiết bị khí nén: không khí bị nén trong bình kín với áp suất cao

Bình nén khí: Bình oxy, bình ni-tơ, bình CO2(áp suất có thể đến 150 atm)

Bình sinh khí axetylen (áp suất đến 20 atm)

10

 Định nghĩa áp suất

-Áp suất là lực tác dụng của môi chất lên1 đơn vị diện tích bề mặt ranh giới theo phương pháp tuyến với bề mặt đó

- Mối quan hệ như sau:

Áp suất = Lực/diện tích Diện tích= Lực/áp suất Lực= Áp suất x diện tích

11

 Áp suất khí quyển

Trọng lượng của không khí tạo ra áp suất khí quyển

Áp suất khí quyển tại mực nước biển: P = 1 bar = 101,3 kPa  1at

Áp suất khí quyển có thể đo được bằng một khí áp kế

 Áp suất chân không

Là áp suất thấp hơn áp suất khí quyển

Áp suất chân không có thể đo được bằng một khí áp kế

Đơn vị đo : mmHg, tor (torricelli), mbar, 1 mmHg = 1 tor (torricelli )

12

 Áp suất dư

Các đồng đo áp suất dùng trong thiết bị nồi hơi, các loại thiết bị áp lực đều được hiệu chuẩn dựa trên cơ sở áp suất của khí quyển

Có nghĩa áp suất khí quyển được xem như ở mức 0, các trị số đọc được trên áp kế còn gọi là áp suất dư

 Áp suất tuyệt đối

Áp suất tuyệt đối: tính từ mức zero, nghĩa là cộng thêm áp suất khí quyển

0 1

Trang 4

 Áp kế

14

 Nhiệt độ

- Nhiệt độ là thông số biểu thị mức độ nóng , lạnh của một vật

-Có 03 thang đo nhiệt độ được sử dụng:

- Kekvin (K)

- Celcius (°C)

- Fahrenheit (°F)

- Sự quan hệ của các thang đo :

K = °C + 273,15

°C = (°F – 32)/ 1,8

°F = (°C x 1,8 ) + 32

15

Bính nén khí

16

Bình chứa khí hơi hóa lỏng (gas)

Trang 5

NỒI HƠI

Nồi hơi có nhiệm vụ chuyển hóa năng lượng từ các dạng khác nhau khi

bị đốt cháy thành năng lượng nhiệt (nước nóng, hơi quá nhiệt,…)

18

Nồi hơi

Theo phương thức sử dụng: Loại cố định hay di động

Theo cấu tạo & nguyên lý làm việc: lò hơi ống nước, bao hơi,…

Theo phương pháp đốt nhiên liệu: Lò ghi, nhiên liệu đốt dạng rắn, lỏng, khí,…

Theo áp suất làm việc: nồi hạ áp, trung áp, cao áp, siêu cao áp

2 Nồi (Lò) hơi

19

Nồi hơi

Loại sinh hơi

Loại sản xuất nước nóng

Loại sinh hơi + sản xuất nước nóng

2 Nồi (Lò) hơi

20

Sơ đồ hệ thống lò hơi

2 Nồi (Lò) hơi

Trang 6

Cấu tạo lò/nồi hơi

21

Hệ thống nồi hơi bao gồm các thiết bị sau:

• Buồng đốt: là không gian tạo nên bởi các dàn ống sinh hơi;

• Bao hơi (đối với lò hơi dưới tới hạn): là thiết bị chứa nước

sôi và bốc hơi;

• Các bộ trao đổi nhiệt: bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy

không khí;

• Các thiết bị phụ đi kèm: quạt gió, quạt khói, hệ thống cung

cấp than bột, hệ thống xử lý nước, hệ thống lọc bụi, các hệ

thống điều chỉnh - bảo vệ an toàn, v.v.

2 Nồi (Lò) hơi

Nguyên tắc làm việc chung của lò hơi

22

Nhiệt lượng

Than, củi, bã mía

Dầu (FO, DO)

Khí gas

Điện, …

Nhiệt năng hơi nước

Hơi bão hòa

Hơi quá nhiệt

2 Nồi (Lò) hơi

Vòng tuần hoàn của nước và hơi nước trong lò hơi

23 Vòng tuần hoàn tự nhiên Vòng tuần hoàn cưỡng bức

2 Nồi (Lò) hơi

24

Quá trình hoá hơi đẳng áp của nước

2 Nồi (Lò) hơi

Trang 7

Các loại Lò hơi

25

Lò hơi ống lửa

Lò hơi ống nước

Lò hơi trọn bộ

Lò hơi buồng lửa ghi cố định

Lò hơi buồng lửa ghi xích hoặc ghi di động

Lò hơi sử dụng nhiên liệu phun

Lò hơi sử dụng nhiệt thải

Lò hơi buồng lửa tầng sôi

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi ống lửa

26

 Nguyên lý hoạt động: Khí nóng đi trong ống, nước cấp đi trong không gian ngoài ống và sinh hơi

 Phạm vi ứng dụng:

- Công suất nhỏ (lên tới 12 tấn hơi/h)

- Áp suất thấp và trung bình (18 kG/cm2)

 Nhiên liệu: than, dầu, gas

 Thường được chế tạo trọn bộ hoàn chỉnh

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi ống nước

27

 Nguyên lý hoạt động: Nước đi trong ống, nhận nhiệt, ra nồi hóa thành hơi Khí nóng đi trong không gian ngoài ống truyền nhiệt

 Phạm vi ứng dụng:

- Công suất: 4,5 -120 tấn hơi/h

- Hiệu suất nhiệt cao

 Thường được chế tạo trọn bộ đối với nhiên liệu dầu, khí Ít khi chế tạo trọn bộ đối với nhiên liệu rắn

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi trọn bộ

28

- Buồng đốt nhỏ, tốc độ truyền nhiệt cao, hóa hơi nhanh

- Nhiều ống truyền nhiệt có đường kính nhỏ nên truyền nhiệt đối lưu tốt

- Hiệu suất cháy cao do có sử dụng hệ thống thông gió cưỡng bức

- Hiệu suất nhiệt cao

- Thường được chế tạo trọn bộ hoàn chỉnh tại nhà máy

- Thường là lò hơi ống lò ống lửa

2 Nồi (Lò) hơi

Trang 8

Lò hơi buồng lửa ghi cố định

29

Nguyên lý hoạt động:

- Than cháy trong ghi lò và cháy trong khi rơi

- Than được đưa liên tục vào lò trên lớp than đang cháy

Phạm vi ứng dụng:

- Được ưa chuộng hơn những loại buồng lửa khác trong các ứng dụng công nghiệp

- Phương pháp đốt này rất linh hoạt với những dao động mức tải

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi buồng lửa ghi xích (ghi di động)

30

Nguyên lý hoạt động:

- Than được cấp vào phần cuối của ghi lò đang chuyển động

- Khi ghi chuyển động dọc theo chiều dài buồng lửa, than cháy còn xỉ rơi xuống phía dưới

- Phễu cấp than chuyển động dọc theo phần cấp than

- Thiết bị chắn than được điều chỉnh tỷ lệ than cấp vào lò (độ dày của lớp than)

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi buồng lửa ghi xích (ghi di động)

31

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi sử dụng nhiên liệu phun

32

 Nguyên lý hoạt động

- Than được nghiền thành bột mịn cùng với khí đốt vào lò hơi qua các vòi đốt

- Có thể bổ sung khí cấp 2 và 3

- Quá trình cháy diễn ra ở 1300 -1700°C

 Phạm vi ứng dụng -Thường dùng cho nhà máy nhiệt điện, lò hơi ống nước công nghiệp

- Phổ biến nhất là hệ thống đốt theo phương tiếp tuyến sử dụng 4 góc để tạo ra quả bóng lửa ở giữa

2 Nồi (Lò) hơi

Trang 9

Lò hơi sử dụng nhiên liệu phun

33

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi sử dụng nhiệt thải

34

 Nguyên lý hoạt động

- Tận dụng nhiệt thải ở nhiệt độ cao hoặc trung bình để lắp đặt lò hơi sử dụng nhiệt thải một cách kinh tế

- Có thể sử dụng lò đốt nhiên liệu phụ trợ

 Phạm vi ứng dụng

- Được sử dụng rộng rãi với nhiệt thu hồi từ khí thải của tua bin chạy bằng gas hoặc các động cơ diesel

- Sử dụng hơi trực tiếp cho các quá trình nhiệt hoặc cho máy phát tua bin để phát điện

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi buồng lửa tầng sôi

35

 Quá trình đốt cháy tầng sôi (FBC) diễn ra ở mức nhiệt độ 8400C đến 9500C

 Hiệu suất cháy cao hơn và giảm thải các chất ô nhiễm độc hại như SOxvà NOx

 Nhiên liệu gồm có than, vỏ trấu, bã mía, và các chất thải nông nghiệp khác

Các dạng:

- Lò hơi buồng lửa tầng sôi không khí (AFBC)

- Lò hơi buồng lửa tầng sôi điều áp (PFBC)

- Lò hơi buồng lửa tầng sôi tuần hoàn khí (CFBC)

2 Nồi (Lò) hơi

36

Lò hơi buồng lửa tầng sôi

2 Nồi (Lò) hơi

Trang 10

Lò hơi kiểu trụ đứng

37

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi kiểu màng chắn

38

2 Nồi (Lò) hơi

Lò hơi đốt thủ công

39

2 Nồi (Lò) hơi

 Nguy cơ nổ

 Nổ vật lý: phá hũy thiết bị để CB áp suất trong & ngoàido áp suất bên trong bình gia tăng quá giới hạn

 Nổ hóa học: áp suất do nổ tạo ra rất lớn, phá hủy thiết bị thành nhiều mảnhdo chất nổ, phản ứng hóa học,

 Nguy cơ bỏng: Bỏng nhiệt độ môi chất cao=> bỏng nhiệt, do nhiều nguyên nhân; Bỏng nhiệt độ thấpdo môi chất lạnh, áp suất lớn

 Các chất độc hại: bụi hơi nước, khí được sử dụng & tỏa ra trong quá trình sử dụng => Ngộ độc cấp/mãn tính, bệnh nghề nghiệp, cháy nổ,…

 Các nguy cơ khác khi môi chất rò rỉ, sự cố: gây nổ và các sự

3 Nguy hiểm đặc trưng của thiết bị áp lực

Trang 11

1 Nguy cơ cháy nổ

41

Nồi hơi và các thiết bị chịu áp lực làm việc trong điều kiện môi chất

khác nhau có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển => luôn có xu hướng cân

bằng áp suất kèm theo sự giải phóng năng lượng rất lớn

Trong điều kiện nào đó, khi ứng suất tác dụng lên thành vỏ bình thiết bị

vượt quá giới hạn phá hỏng vật liệu của bình chứa, sẽ gây nên hiện tượng

nổ , cháy thiết bị do môi chất tạo ra

Trong các trường hợp nổ thiết bị áp lực do môi chất giãn nở với vận tốc

rất lớn, kèm theo các mảnh kim loại, các vật rắn văng vào người với vận

tốc độ lớn, sự bốc cháy hoặc nổ của môi chất bị thoát ra ngoài môi trường

sẽ phá hủy nhà cửa, công trình, máy móc thiết bị, gây chấn thương, tai

nạn cho người ở xung quanh

2 Nguy cơ bỏng nhiệt

42

Nồi hơi và thiết bị áp lực làm việc ở nhiệt độ cao(> 800C) và quá thấp (<00C) => tạo mối nguy hiểm bỏng nhiệt hoặc giảm thân nhiệt Bịbỏng nặngkhi thiết bị nổ vỡ, òr hơi trực tiếp;bỏng nhẹxảy ra khi chạm vào các

bộ phận không được bọc cách nhiệt Ngoài ra, khi vận hành thiết bị áp lực, người vận hành còn chịu ảnh hưởng của nhiệt đối lưu và nhiệt bức xạ do ở khu vực nhiệt độ caoâoặc nhiệt độ thấp gây ra

Trong các thiết bị áp lực- đặc biệt thiết bị nhiệt trong nhà máy điện, nước

và hơi nước là các môi chất được sử dụng nhiều nhất Hơi nước nhẹ hơn không khí, hơi nước không nhìn thấy được cho đến khi nó bị làm nguội (lạnh) đọng thành sương trong khí quyển => hơi nước luôn luôn là nguy cơ gây nguy hiểm bỏng nóng đối với người lao động

Bỏng nóng & bỏng lạnh.

3 Các chất độc hại

43

Trong nhiều thiết bị chịu áp lực, môi chất bên trong là các chất gây

ngạt hoặc hoá chất độc

Ví dụ: bình sinh khí axetylen, bình cácbonic, bình chứa khí hóa

lỏng Clo, khí làm nhiên liệu đốt, hoặc khói thải quá trình cháy chứa

khí CO, CO2 =>gây ngạt

Trong điều kiện bình thường, các chất độc có thể xuất hiện trong

môi trường lao động làdo hiện tượng rò rỉ tại các mối lắp ghép,các

phụ tùng đường ống, van an toàn.Lúc có sự cố về nổ thì độc hại sẽ

tăng gấp nhiều lần

4 Các nguy cơ khác do môi chất bị rò rỉ, sự cố

44

Rất nhiều loại môi chất khi rò rỉ ra ngoài từ các bồn chứa, bình chứa, đường ống => rất khó phát hiện bằng mắt thường hoặc bằng mùi; nhưng có thể gây hoảng sợ, ngạt thở cho người hoặc chết người.

Một số chất gas rò rỉ gây độc hại kèm theo các di chứng cho con người, gây ăn mòn, hư hỏng thiết bị.

Nhiều loại gas trộn lẫn trong không khí tạo ra một hỗn hợp sẵn sàng cháy, nổ khi có tia lửa xuất hiện

Trang 12

(1) Nguyên nhân kỹ thuật

45

Tâãegtbịđư ơuc tâãegtåeg,câegtauo åâông đảm bảo ëuĩ cácâ , tãêu câuẩn åĩ

tâuật, åegtcagu åâông êâùâơuê, dùng íẫ vật lãệu, tínâ toán íẫ==>tâãegtbị

åâông đủ åâả năng câịu lư uc, åâông đáê ư ùng tínâ an toàn, làm vãệc lâu

dàã dư ớã tác động của vận âànâ==>tauo nguĩ cơ & íư ucog

Tâãegt bị ëuá củ, âư âỏng nặng nâưng åâông đư ơuc íư ûa câư õa åịê tâờã,

câagtlư ơung íư ûa câư õa åém

Tâãegtbịåãểm tra đo lư ờng åâông có, åâông đủtãn cậĩ

Cơ cagu an toàn åâông có, âoặc åâông làm vãệc tâeo đúng ĩêu cầu

Đư ờng ogng vàtâãegtbịêâuutrơuåâông đảm bảo đúng ëuĩ địnâ

Trnâ traung nâàịư ởng, âệtâogng câãegu íáng, tâông tãn åâông đảm bảo

åâảnăng åãểm tra, vận âànâ ịư ûlí íư ucogmột cácâ åịê tâờã

4 Nguyên nhân sự cố nổ nồi hơi & thiết bị áp lực

(2) Nguyên nhân tổ chức

46

Nguĩên nâân lãên ëuan đegn âoaut động, trrnâ độ âãểu bãegt của con ngư ờã trong ëuá trrnâ tổ câư ùc åâẫ tâác, íư ûduung tâãegt bị Sư uâoaut động

an toàn của tâãegt bị êâuutâuộc vào íư uâoàn tâãện bản tâân máĩ móc, nâư ng câủĩegu vẩn dư ua vào trrnâ độcủa ngư ờã vận âànâ vàĩùtâư ùc của ngư ờã ëuản lĩù

Nâư õngnguĩên nâân tổcâư ùcbao gồm:

+ Ngư ờã ëuản lí tâãegu ëuan tâm vagn đềan toàn trong åâẫ tâác, íư û duung tâãegt bịcâịu áê lư uc, đặc bãệt làtâãegt bịlàm vãệc vớã ă íuagt tâagê, công íuagt và dung tícâ nâỏ, dẩn tớã trnâ traung ëuản lĩ lỏng lẻo, nâãều åâã åâông đăng åãểm vẫn đư a vào âoautđộng

+ Trrnâ độvận âànâ của công nâân ĩegu , tâao tác íẫ , nâầm lẫn

(3) Nổ nồi hơi

47

 Sự nổ nồi hơi: sự giải thốt chớp nhống năng lượng của nước bị đun

quá nhiệt khi thành (vỏ) nồi bị phát hủy, áp lực bên trong bị giảm rất nhanh

xuống áp suất khí quyển bên ngồi

 Nước trong bình kín như nồi hơi bắt đầu sơi ở 100oC, hơi nước tạo ra

khi đĩ sẽ làm tăng áp suất trên mặt thống làm cho sự sơi bị ngưng lại Để

cho nước trong nồi hơi tiếp tục sơi, bay hơi thì phải cấp nhiệt đến nhiệt độ

tương ứng với áp lực hơi cần thiết Nhiệt độ của hơi bão hồ phụ thuộc

vào áp suất trong nồi hơi, hơi nước cĩ cùng nhiệt độ với nước sơi, nhiệt

độ này sẽ khơng thay đổi nếu áp suất khơng thay đổi(thơng số này gọi là

thơng số cặp của hơi nước bão hịa là PTO, mỗi áp suất cĩ nhiệt độ

sơi, hố hơi tương ứng và ngược lại Theo bảng hơi nước biết trước một

thơng số ta tìm được thơng số kia )

AN TỒN THIẾT BỊ ÁP LỰC

(3) Nổ nồi hơi

48

Khi áp lực trong nồi càng giảm nhanh thì nước càng sơi mạnh và hơi tạo ra càng nhiều do năng lượng nhiệt được tích trữ ở trong nước sơi

Năng lượng nhiệt tích trữ trong nước khi giảm áp suất từ áp suất cao đến áp suất khí quyển thì tồn bộ sẽ tiêu hao để biến nước thành hơi

Trong trường hợp vỏ (thành) nồi bị phá vỡ, sự cân bằng lực trong nồi sẽ bị phát hủy và sẽ xảy ra sự giảm đột ngột áp suất đến áp suất khí quyển tạo ra tốc độ hơi rất lớn

Nước được cấp nhiệt quá mức với tốc độ như vậy tồn bộ sẽ biến thành hơi Khi đĩ sẽ tạo ra một lương hơi rất lớn

 áp lực trong nồi sẽ tăng cao nếu khơng được xả ra ngồi thì thành nồi khơng chịu nổi áp lực sẽ gây ra nổ

AN TỒN THIẾT BỊ ÁP LỰC

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	2,25 MB