Vận hành ban đầu:
Sau khi thiết bị đã được lắp đặt và thử nghiệm hoàn chỉnh, phải theo đúng quy trình vận hành khi bắt đầu vận hành hệ thống.
Chú ý: Trước khi vận hành phải đọc kỹ quy trình này và quy trình vận hành hệ thống, đặc biệt lưu ý phần an toàn.
- Thời gian khởi động phải được tính trước để không bị thừa hơi và nước dễ gây quá tải cho các thiết bị hiện hữu như bơm, động cơ, heater, vv.
- Thổi sạch toàn bộ hệ thống ống, bồn chứa đến khi không còn tạp chất và cặn rĩ. Các van phun và nozzles phải được súc rửa sạch mọi tạp chất.
- Kiểm tra bằng tay các bộ phận điều khiển xem có vận hành tốt không, xử lý những trở ngại có thể gây ngừng các bộ phận điều khiển. Xem kỹ những hướng dẫn vận hành để điều chỉnh các bộ phận điều khiển, thiết bị đo và các thiết bị đặc biệt.
- Các thiết bị đo phải vận hành và chỉ thị đúng.
- Mở các vent valve và orifice bypass. Nếu các tấm orifice không có bypass thì tháo các tấm này để thông ra không khí.
- Đóng outlet valve giữa bồn chứa (Storage tank) và bơm cấp. Tuân thủ theo hướng dẫn vận hành hệ thống.
- Khởi động cho dòng nguyên liệu vào và từ từ tăng 15% đến 30% mức lượng nguyên liệu đầu vào theo thiết kế.
- Khởi động khi nguyên liệu nguội ở mức nguyên liệu đầu vào cao có thể yêu cầu lượng hơi vượt quá giới hạn thiết kế. Điều này có thể gây nên sự thay đổi áp suất mạnh và có thể làm hỏng bên trong.
- Công thức sau thể hiện sự tương quan giữa các thành phần:
- Sau khi đã kiểm tra chắc chắn rằng áp suất hơi đã phù hợp, mở van nạp hơi, kiểm tra đồng hồ áp suất bộ tách khí để bảo đảm việc duy trì áp suất dương trong bồn (vessel). Khi áp suất hơi không phù hợp thì không thể khởi động đúng được.
- Chú ý: Không được cho hơi vào đầy bộ tách khí sau đó đột ngột mở nước. Điều này có thể gây nên ồn và rung có thể làm hỏng các bộ phận bên trong bộ tách khí. Nếu các bộ tách khí không được thiết kế chân không tuyệt đối sẽ bị phá huỷ từng phần.
Điều kiện tương tự có thể xảy ra khi bộ tách khí không hoạt động một thời gian có áp suất ở trong bồn (vessel) nhưng không có nước vào condensate inlet. Vì các van phun (spray valves) không kín nước. Các đầu phun (spray header) xả hết nước và có hơi thay vào.
Khi gặp trường hợp này sắp xảy ra, chuẩn bị thổi hơi từ đường hơi condensate và hộp nước (water box) cùng với nước từ bồn chứa bộ tách khí (deaerator storage tank) hoặc từ nguồn khác (ở nhiệt độ bảo hoà) trước khi condensate trở lại. Nếu không có sẵn nước nóng thì phải shut down máy và khởi động lại theo các bước 5, 6 và 7 trên.
- Vì nước sẽ dâng lên và sẽ đạt đến mức vận hành, kiểm tra việc vân hành của các công tắc giới hạn (limit switches) và inlet controler. Tiếp tục kiểm tra lưu lượng nước và các bộ điều khiển quá mực cao.
- Khi thấy lượng hơi xả ra mạnh tại các lỗ xả (vents) thì giảm bớt các vent valves và kiểm tra nhiệt độ bồn chứa. Đồng hồ nhiệt độ phải chỉ thị tối thiểu là phải thấp hơn nhiệt độ bảo hoà từ 1.1oC (2oF) đến 1.6oC (3oF) ở áp suất hiện hữu.
- Bây giờ thì hơi sẽ được cấp đầy đủ vì vậy bộ điều khiển áp suất hơi đang vận hành.
- Điều chỉnh các vent valves sang vị trí vận hành. Lắp lại tấm orifice nếu đã tháo ra. Vị trí vent valve cuối cùng hoặc kích thước tấm orifice phải được xác định liên quan đến việc oxygen test trong quá trình vận hành.
- Bộ tách khí (deaerator) hiện nay đã sẵn sàng cho vận hành. Mở outlet đến bơm nước cấp.
Áp suất nước.
Phải cung cấp áp suất nước đầy đủ tại các đầu vào (inlet) của bộ gia nhiệt (deaerating heater) cho tất cả nước cấp vào; áp suất này phải cao đủ để vượt qua bất kỳ sự tổn thất nhiệt nào do ma sát với đường ống, control valves và spray valves. Đồng thời nó phải vượt qua áp suất hơi bên trong. Thông thường thì áp suất thấp nhất cho quá trình ngưng không đi qua được các bộ điều khiển (controllers), vv.. mà
áp suất đó phải bằng áp suất hơi trong vessel cộng thêm khoảng (3psi) 0.21 kg/cm3 tại chổ nối của heater nơi sử dụng các spray valves.
Inlet control valves đã được lựa chọn để vận hành trong phạm vi của áp suất. Nếu áp suất quá nhỏ thì sẽ không đủ nước vào bộ gia nhiệt. Nếu áp suất quá lớn, control valve sẽ khó vận hành. Một áp suất lớn sẽ rơi qua control valves sẽ gây tiếng ồn, giảm hiệu suất của nhà máy. Trường hợp này phải lắp thêm một van giảm áp lực nước và bộ điều áp.
Lượng hơi cần thiết:
Cần có hơi để hâm nóng và tách khí trong nước trong bộ gia nhiệt, lượng hơi này không phụ thuộc vào thiết kế bộ gia nhiệt mà chỉ phụ thuộc vào định luật nhiệt động lực. Để xác định chính xác lượng hơi cần thiết thì phải thực hiện tính toán cân bằng nhiệt.
Lượng hơi tiêu thụ bởi bất kỳ bộ gia nhiệt nào là lượng hơi được xác định bởi sự cân bằng nhiệt cần thiết để hâm nóng tất cả nước vào bằng với nhiệt độ hơi bảo hoà trong bộ gia nhiệt cộng thêm một lượng hơi nhỏ được xả cùng với khí ít hơn từ hơi nóng ngưng tụ hoặc từ bẩy hơi trở về. Việc tính toán này phải được thực hiện với nước vào ở nhiệt độ thấp nhất.
Nếu thiếu khói thoát hoặc bị rò hơi thì phải thêm hơi phụ tại áp suất yêu cầu. Có thể sử dụng quy trình sau, hai phương pháp đầu là "a" và "b" là ước tính, phương pháp thứ ba "c" là chính xác. Có thể thực hiện hoàn tất chu trình cân bằng nhiệt theo những quy trình khác nhau.
Nếu áp suất của hệ thống đang vận hành từ 1 đến 5 psi (0.35 kg/cm2), và nếu nhiệt độ nước inlet tối đa dưới 100oF (38oC), thì lượng hơi cần thiết là một phần bảy của lượng nước ra (outlet flow):
(1) Q (outlet)/ 7 = Lượng hơi cần thiết Lbs /hr
Thí dụ: Công suất nước ra là 60.000 lb /hr (27.200 kg/hr) với nhiệt độ là 60oF (16oC) và áp suất đang vận hành của bộ gia nhiệt là 2psi, thì lượng hơi cần thiết là:
60.000 / 7 = 8.570 lb/hr (3.890 kg/hr) (Lượng hơi cần thiết là 3.890 kg /h)
Nếu áp suất của hệ thống đang vận hành từ 1 đến 5 psi (0.35 kg/cm2), và nếu nhiệt độ nước inlet từ 100oF (38oC) đến 150oF (66oC), thì lượng hơi cần thiết là một phần mười của lượng nước ra (outlet flow):
(1) Q (outlet)/ 10 = Lượng hơi cần thiết Lbs /hr Thí dụ:
Công suất nước ra là 60.000 lb /hr (27.200 kg/hr) với nhiệt độ là 140oF và áp suất đang vận hành của bộ gia nhiệt là 2psi, thì lượng hơi cần thiết là:
60.000 / 10 = 6.000 lb/hr (2.720 kg/hr) (Lượng hơi cần thiết là 2.720 kg /h) Phương pháp chính xác:
Q = Tổng công suất nước ra của bộ tách khí (lb/h) Qm = Nước vào (Inlet water) (lb/h)
T2 = Nhiệt độ nước (oF)
hf và hfg = Enthalpy (tại áp suất hơi, xem các bảng hơi) (BTU/lb) Hơi phụ (Make up)
(3) Qm(T1 - T2) / hfg = lb/h lượng hơi cần thiết Nước ngưng (không tăng nhiệt độ) (Not flashing) (4) Như (3) dùng nhiệt độ áp dụng
Nước ngưng (tăng nhiệt độ)
(5) % tăng nhiệt độ = [hf (higher) - hf(lower)] / hfg(lower) (% Flash x Qm) / 100 = lb steam flashed
Việc tách khí có thể đạt kết quả tốt khi lượng hơi cung cấp đầy đủ để duy trì áp suất dương tối thiểu là 0, 5psi trên vỏ của bộ gia nhiệt, ngoại trừ các trường họp đặc biệt cho việc vận hành chân không.
Nguyên nhân duy nhất cho bộ tách khí vận hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hơi bảo hoà là do thiếu hơi vì van hơi phụ (make-up valve) quá nhỏ, cấp hơi thiếu hoặc van thông gió bị sai. Việc cung cấp hơi ở áp suất quá thấp hoặc bị nghẽn tại các đường hơi trong bộ gia nhiệt có thể gây nên rung, đập dữ dội.
Khuyến cáo để thực hiện tốt việc thay đổi nhiệt độ:
Bộ tách khí là một bộ trao đổi nhiệt tiếp xúc trực tiếp. Loại thiết bị này phải làm việc trong điều kiện áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt có thể gây nên hỏng vessel do nguyên nhân bị ăn mòn do ứng suất, ăn mòn do giảm sức chịu đựng của kim loại và các hiện tượng tương tự. Ngoài ra, việc vận hành tuần hoàn cũng góp phần làm hỏng thiết bị. Hướng dẫn sau áp dụng cho cả thiết bị tuần hoàn và không tuần hoàn, để bảo đảm việc kéo dài tuổi thọ cho thiết bị, cần đọc kỹ hướng dẫn sau:
- Việc thay đổi nước lạnh hoặc nước nóng vào ngăn chứa nước phải được kiểm tra. Việc kiểm tra phải bảo đảm rằng mực thay đổi nhiệt độ của vỏ kim loại hoặc ngăn chứa nước không được vượt quá 204oC/giờ và việc thay đổi nhiệt độ tức thời không vượt quá 28oC/phút.
- Áp suất trong bộ (gia nhiệt) heater phải được thay đổi từ từ. áp suất thay đổi là do thay đổi nhiệt độ. Việc thay đổi nhiệt độ không được vượt quá giới hạn trên.
- Việc khởi động nguội có thể gây nên ứng suất mạnh cho bộ tách khí. Thường là không khởi động hơi với nhiệt độ 316oC trở lên. Để tránh shock nhiệt mạnh nên warm up trước khi khởi động nguội. Việc warm up bao gồm việc từ từ đưa hơi khởi động vào, mở các vents thông gió và không cho nước vào ngăn chứa nước và hơi khởi động còn lại sẽ được xả theo quy trình sau: Lượng hơi phải được điều chỉnh sao cho vỏ thép của thiết bị được gia nhiệt ở mức 28oC/phút đến khoảng 93oC. Nước trong bồn dự trữ (storage tank) cũng phải được gia nhiệt đến giá trị tương tự. Lưu ý rằng việc gia nhiệt cho bồn dự trữ và nước chứa trong đó phải được thực hiện theo quy trình start up của hệ thống nước cấp.
- Làm nguội nhanh thường ứng dụng cho việc sửa chữa và bảo trì. Tuy nhiên, việc làm nguội nhanh bằng nước lạnh có thể gây shock nhiệt và làm hỏng thiết bị. Việc làm nguội có thể dùng nước nguội có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kim loại từ 56oC đến 86oC cho đến khi kim loại giảm đến khoảng 121oC. Mức thay đổi nhiệt độ của kim loại thay đổi phải ở trong phạm vi 56oC/h. Khi kim loại từ 121oC trở xuống, thì có thể dùng nước làm mát từ 16oC đến 21oC.
Giảm thiểu rò rỉ:
Như đã giải thích ở phần trước, rò rỉ khí nén sẽ gây lãng phí điện đáng kể. Vì rất khó thấy các ròrỉ không khí, cần phải sử dụng các biện pháp khác để xác định các chỗ rò. Cách tốt nhất để tìm ravết rò là sử dụng bộ dò âm thanh siêu âm (xem hình), để tìm ra những âm thanh xì hơi tần sốcao do rò khí.
Phát hiện rò rỉ bằng siêu âm là phương pháp tìm rò rỉ phổ biến nhất. Có thể sử dụng phươngpháp này cho nhiều dạng phát hiện rò rỉ khác nhau.
Rò rỉ thường hay xảy ra ở các mối nối. Có thể xử lý bằng cách rất đơn giản là xiết chặt mối nối hoặc rất phức tạp như là thay các thiết bị hỏng, gồm khớp nối, ống ghép, các đọan ống, ống mềm, gioăng, các điểm xả ngưng và bẫy ngưng. Trong rất nhiều trường hợp, rò rỉ có thể do làm sạch các đoạn ren không đúng cách hoặc lắp vòng đệm làm kín không chuẩn. Chọn các ống ghép, ống ngắt, ống mềm và ống cứng có chất lượng cao và lắp đặt đúng cách, sử dụng ren làm kín phù hợp để tránh rò rỉ về sau.
Hình 2-1: Bộ phát hiện rò rỉ siêu âm (Tashian)
Xả nước ngưng:
Sau khi khí nén rời buồng nén, bộ làm mát sau của máy nén sẽ giảm nhiệt độ khí xả xuống dưới điểm sương (với hầu hết các điều kiện môi trường xung quanh) và do đó, một lượng hơi nước đáng kể sẽ ngưng tụ. Để xả nước ngưng, các máy nén có lắp sẵn bộ làm mát sau được trang bị thêm một thiết bị tách nước ngưng hoặc bẫy ngưng.
Trong trường hợp trên, nên lắp một van khóa gần cửa đẩy của máy nén. Đồng thời, nên nối một đường xả ngưng với lỗ xả ngưng ở bình tích. Để vận hành tốt, đường xả ngưng phải có độ dốc từ bình chứa ra ngoài.
Có thể sẽ có nước ngưng thêm nếu đường ống phân phối làm khí lạnh đi và do vậy, tại những điểm thấp trên đường ống phân phối nên có bẫy ngưng và đường xả nước ngưng.
Ống dẫn khí nén sau cửa đẩy phải có cùng kích thước với đầu ống nối trên cửa đẩy của máy nén sau bộ tiêu âm. Tất cả đường ống và ống nối phải phù hợp với áp suất khí nén.
Cần xem xét kỹ kích thước ống từ đầu ống nối trên máy nén. Nghiên cứu kỹ chiều dài, kích thước ống, số lượng và kiểu của ống nối và van để máy nén có thể đạt hiệu suất tối ưu.
Khi hệ thống khí nén đã sẵn có, các kỹ sư của nhà máy thường có xu hướng muốn sử dụng khí nén để cung cấp cho các thiết bị cần áp suất thấp như cánh khuấy, vận tải bằng khí nén hoặc cấp khí cho buồng đốt. Tuy nhiên, các ứng dụng này nên lấy khí cấp từ quạt thổi, là thiết bị được thiết kế chuyên dụng cho áp suất thấp. Như vậy sẽ giảm rất nhiều chi phí và năng lượng so với sử dụng khí nén.
Điều khiển máy nén:
Máy nén khí sẽ không hiệu quả nếu chúng được vận hành ở mức thấp hơn nhiều so với sản lượng cfm theo định mức.
Để tránh trường hợp chạy thêm các máy nén khi không cần thiết, nên lắp đặt một bộ điều khiển để tự động bật và tắt máy nén, tuỳ theo nhu cầu. Và nếu giữ áp suất của hệ thống khí nén được ở mức càng thấp càng tốt, hiệu suất sẽ được cải thiện và giảm được rò rỉ khí nén.
Các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục:
Các dạng hư hỏng thường gặp của thiết bị tách:
Các bất thường (Trouble shootting):
+ Việc gia nhiệt bị thiếu (sai biệt 3oF trở lên so với nhiệt nhiệt độ bảo hoà, đáp ứng với áp suất hơi trong unit và nhiệt độ nước ra). Do ảnh hưởng của lượng ôxy quá cao.
+ Mực nước cao và mực nước thấp. + Áp suất cao.
+ Áp suất thấp.
+ Hơi bị tổn thất quá nhiều qua bộ tách khí
Nứt.
- Phần có khuyết tật: mối hàn, phần hàn…
- Hình dạng khuyết tật: Nứt đường tinh thể, nứt giữa tinh thể bao gồm nứt do ứng suất, ăn mòn, mỏi nhiệt….
Các dạng hư hỏng thường gặp của thiết bị lọc:
- Nghẹt lọc. - Rách lọc… - Xì, bể…
- Sụt áp trong bộ lọc khí:
Các dạng hư hỏng thường gặp của thiết bị sấy:
Hư hỏng phần điện: - Mất nguồn điện… - Lỗi mạch điều khiển…
Hư hỏng phần cơ;
Các rò rỉ có thể xảy ra ở mọi vị trí của hệ thống, những khu vực hay bị rò rỉ nhất bao gồm: Mối nối:
- Ống cứng;
- Các khớp nối;
- Thiết bị điều chỉnh áp suất ;
- Các bẫy ngưng mở và các van đóng
- Các mối nối, Điểm ngắt, vòng đệm.
Bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị tách:
Các bất thường (Trouble shootting):
- Triệu chứng:
+ Việc gia nhiệt bị thiếu (sai biệt 3oF trở lên so với nhiệt nhiệt độ bảo hoà, đáp ứng với áp suất hơi trong unit và nhiệt độ nước ra). Do ảnh hưởng của lượng ôxy quá cao.
+ Mực nước cao và mực nước thấp. + Áp suất cao.
+ Áp suất thấp.
+ Hơi bị tổn thất quá nhiều qua bộ tách khí - Nguyên nhân và biện pháp xử lý:
+ Xả thông gió ít. Mở thêm độ mở của van xả gió
+ Van giảm áp suất hơi vận hành không đúng hoặc bị kẹt. Kiểm tra việc vận hành và control line.
+ Các vòi phun không đúng hoặc gảy lò xo. Kiểm tra, vệ sinh vòi phun, xử lý lò xo.
+ Hệ thống cung cấp hơi vận hành sai. Điều chỉnh nếu cần thiết.
+ Kiểm tra lỗi của việc vận hành van giảm áp suất hơi. Kiểm tra relief valves trên bộ tách khí trên hệ thống cấp hơi chính phải vận hành đúng.