Thiết bị an toàn của nồi hơi bao gồm: van an toàn, đinh chì . Thiết bị an toàn của nồi hơi có nhiệm vụ bảo vệ nồi hơi khi áp suất trong nồi hơi tăng quá giá trị quy định.
1. Van an toàn
a. Các yêu cầu đối với van an toàn
− Theo quy định của đăng kiểm, nồi hơi có bề mặt hấp nhiệt H > 12m2, phải có ít nhất 2 van an toàn, thường 2 van này được lắp chung vào một thân, van thứ nhất mở ra khi áp suất trong nồi hơi vượt quá áp suất quy định 0,5 at; van thứ hai mở ra khi áp suất vượt quá 0,7 at.
− Bộ sấy hơi, bộ hâm nước tiết kiệm đều phải có 1 van an toàn riêng.
− Khi van an toàn mở hoàn toàn, nồi hơi vẫn đốt bình thường, van hơi chính khoá lại, vẫn đảm bảo áp suất trong bầu nồi không vượt quá 1,08 PN, trong vòng 15 phút đối với nồi hơi ống lửa và không vượt quá 1,10 PN trong vòng 7 phút đối với nồi hơi ống nước.
− Van an toàn phải đóng mở dứt khoát không run giật.
− Ống xả hơi thừa không được đặt trực tiếp lên van làm cong vênh van, hơi thừa xả ra không được tiếp xúc với lò xo van.
− Khi thử thuỷ lực nồi hơi không được nén ép lò xo van an toàn, mà phải tháo VAT ra và bịt chặt lỗ van lại.
− Van an toàn phải được đăng kiểm kẹp chì.
− Thân VAT làm bằng gang chỉ khi áp suất nồi hơi <10 at và nhiệt độ hơi th ≤
1800C. Áp suất mở VAT do nhà chế tạo và đăng kiểm quy định:
− Đối với nồi hơi ống lửa có áp suất hơi PN < 12kG/cm2, van an toàn phải mở khi áp suất trong bầu nồi P ≥ PN + 0,3 kG/cm2. Áp suất hơi PN > 12kG/cm2, van an toàn phải mở khi áp suất trong bầu nồi P ≥ 1,03 PN kG/cm2.
− Van an toàn thứ nhất của nồi hơi ống nước phải mở khi áp suất trong bầu nồi P
≥ PN + 0,5 kG/cm2, van an toàn thứ hai phải mở khi áp suất trong bầu nồi P ≥ PN + 0,7 kG/cm2. Van an toàn của bộ sấy hơi phải mở khi áp suất trong bộ sấy hơi P ≥ 1,02Psh kG/cm2.
− Tổng diện tích lối hơi đi qua van an toàn theo quy phạm:
h d n P D A F . . 1= + ⋅ = Ở đây:
F – diện tích lối hơi đi [cm2]. n – số lượng van an toàn.
d –đường kính trong của vành tỳ [cm]. h – độ nâng cao của van [cm].
D – sản lượng hơi định mức [kG/h]. P – áp suất nồi hơi [ati].
A – hệ số:
A = 0,0075 – đối với van có h d
201 1
≤
A = 0,015 – đối với van có h d
201 1
> .
Van an toàn có 2 loại kiểu đẩy thẳng và kiểu mạch xung.
b. Van an toàn kiểu đẩy thẳng
Van an toàn kiểu đẩy thẳng có loại có vành điều chỉnh và không có vành điều chỉnh.
1 – Thân van. 2 – Đế van. 3 – Đĩa van.
4 – Viên bi. 5 – lò xo. 6 – Cần van.
7 – Ống điều chỉnh sức căng của lò xo. 8 – Tay giữ.
9 – Lối hơi vào. 10 – Lối hơi ra. 11 – Thanh giới hạn. 12 – Kẹp chì. 13 – Tay giật VAT. 14 – Trục của tay giật. Van an toàn được đóng bởi sức căng R của lò xo 5. Khi áp suất trong nồi hơi tăng lên, lực tác dụng lên nấm van: (PN+∆PN )F > R, van an toàn mở ra, xả bớt hơi thừa, đảm bảo an toàn cho nồi hơi. Khi áp suất trong nồi hơi giảm xuống, lực tác dụng của áp suất hơi lên nấm van nhỏ hơn sức căng R của lò xo van, van an toàn đóng lại.
∆PN – độ tăng áp suất trong nồi hơi. F – diện tích nấm van.
Van an toàn kiểu đẩy thẳng không có vành điều chỉnh, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, nhưng hay bị run giật.
Van an toàn kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh:
Ở van an toàn kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh hình thành không gian hình vành khăn, làm tăng diện tích nấm van bị hơi nước tác dụng lên. Vành điều chỉnh có thể điều chỉnh được diện tích nấm van hơi nước tác dụng. Do đó sức căng của lò xo được điều chỉnh lớn hơn, làm cho van làm việc dứt khoát hơn, không run giật.
Lực mở van an toàn trường hợp có vành điều chỉnh: R’ ≤ (F + ∆F).(PN + ∆PN)
R < R’
∆F = phần diện tích nấm van được tăng thêm do có không gian hình vành khăn điều chỉnh.
Hình 2.41. Nguyên lý làm việc của van an toàn kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh.
Van an toàn kiểu đẩy thẳng có nhược điểm là không dùng được cho nồi hơi áp suất cao. Khi áp suất nồi hơi PN > 20 kG/cm2, khi ấy phải sử dụng lò xo rất lớn cho van an toàn kiểu đẩy thẳng, lò xo chóng mất tính đàn hồi, khó điều chỉnh, khó chế tạo lò xo, dễ rò hơi. Vì vậy khi áp suất nồi hơi cao, phải sử dụng van an toàn kiểu mạch xung.
c. Van an toàn kiểu xung
Van an toàn kiểu xung có bố trí thêm van phụ, khi áp suất nồi hơi vượt quá giá trị cho phép van phụ mở ra đưa hơi nước vào rãnh 10, lên phía trên của pittông điều khiển 5. Do pittông 5 có diện tích lớn hơn diện tích nấm van 3 và cùng bị áp lực của hơi tác dụng, nên đẩy nấm van đi xuống, xả bớt hơi thừa ra ngoài. Khi áp suất nồi hơi đã giảm xuống dưới giá trị quy định, van phụ đóng lại, hơi nước ở phía trên pittông điều khiển được xả ra ngoài môi trường theo rãnh thoát hơi ở van phụ.
Lúc van an toàn chính đóng, lò xo van chính ở trạng thái tự do. Khi van an toàn chính mở ra lò xo van chính 7 bị kéo dãn ra, do đó khi van phụ đóng, áp lực hơi ở phía trên pittông 5 không còn nữa, sức căng của lò xo 7 đóng van an toàn chính lại.
1 – vít điều chỉnh,2 – lò xo van, 2 – lò xo van, 3 – nấm van, 4 – đế van.
Hình 2.42 Van an toàn kiểu xung
1 – Đường hơi vào. 2 – Đường hơi ra. 3 – Nấm van chính. 4 – Đế van chính. 5 – Pittông van chính. 6 – Xilanh.
7 – Lò xo. 8 – Đường hơi vào van phụ. 9 – lò xo van phụ. 10 – Rãnh cấp hơi vào pittông van chính.
Ưu nhược điểm:
− Lò xo van chính 7 khi van đóng không chịu nén (lò xo ở trạng thái tự do), nên lò xo van chính lâu bị mất tính đàn hồi.
− Van an toàn kiểu xung có lò xo van chính nhỏ, do nấm van chính được đóng bởi chính áp suất của hơi nước trong nồi hơi, nên dễ chế tạo, bền chắc.
− Hoạt động tin cậy.
− Nhược điểm: vì có van phụ nên cồng kềnh, cấu tạo phức tạp, chỉ dùng cho nồi hơi có áp suất cao.
2. Đinh chì
Đỉnh hộp lửa của nồi hơi ống lửa có các nút bằng hợp kim dễ nóng chảy (gọi tắt là đinh chì). Khi cạn nước nồi hơi, đỉnh hộp lửa nhô ra khỏi mặt nước đinh chì nóng chảy hơi xì ra buồng đốt, báo cho người sử dụng biết sự cố.