Lò hơi tụt áp đầu mẻ: Lò yếu thật hay nhà máy đang thiếu bình tích hơi?

1. Lò hơi tụt áp đầu mẻ vì đâu?

Áp suất hơi là kết quả của một phép cân bằng đơn giản. Lò sinh ra bao nhiêu hơi, nhà máy lấy đi bấy nhiêu thì áp đứng yên. Nhà máy lấy nhiều hơn lò sinh thì áp giảm, lấy ít hơn thì áp tăng. Vì vậy kim đồng hồ không nói rằng lò tốt hay xấu, nó chỉ nói rằng trong lúc này bên nào đang nhanh hơn.

Với nhà máy chạy theo mẻ như nhuộm, nấu, hấp, sấy, thanh trùng hay giặt công nghiệp, nhu cầu hơi không đều. Khi van bồn lạnh vừa mở, nước và thép đang lạnh hút hơi rất mạnh, chênh nhiệt độ lớn nên hơi ngưng cực nhanh. Sau đó bồn nóng lên, nhu cầu giảm dần, có khi chỉ còn giữ nhiệt. Nghĩa là trong một giờ, lò có thể phải chịu 20 phút rất nặng và 40 phút khá nhẹ.

Tài liệu về lò hơi của Spirax Sarco nêu rõ các ngành dễ gặp đỉnh tải là bia, dệt, giặt khô, đóng hộp và những nhà máy có lượng hơi tăng vọt theo chu kỳ ngắn. Tác dụng đầu tiên của đỉnh tải lên phòng lò chính là tụt áp, vì lò và hệ thống đốt không kịp sinh hơi bằng tốc độ hơi bị lấy đi.

Ảnh thực tế

Lò đốt củi, đốt biomass còn có thêm một điểm yếu là lửa phản ứng chậm. Đầu đốt dầu có thể tăng lửa rất nhanh, còn lớp nhiên liệu rắn trên ghi cần thời gian để cháy mạnh lên, quạt và cấp liệu cũng chỉ giúp được ở mức nhất định. Áp đã tụt rồi thợ lò mới đẩy củi vào thì cái đỉnh đã qua một nửa. Phần nhiên liệu dư sau đó lại làm áp vọt lên khi tải giảm, dễ thành một vòng dao động lên xuống suốt ca.

Trong những phút đó, chính khối nước sôi trong lò đang cứu nhà máy. Khi áp giảm, nước đang ở nhiệt độ bão hòa của áp cao hơn sẽ tự bốc thêm thành hơi. Đây là kho chứa hơi có sẵn, nhưng nó nhỏ hơn nhiều người nghĩ, và phần tính dưới đây sẽ cho thấy điều đó.

2. Lò yếu thật hay chỉ thiếu hơi lúc đỉnh?

Đây là câu hỏi đáng giá nhất của bài này, vì hai đáp án dẫn đến hai khoản tiền rất khác nhau. Cách đọc nhanh nhất là nhìn hình dạng đường áp suất trong cả ca, không nhìn một thời điểm. Nếu chưa có đồng hồ ghi tự động, cứ cho tổ vận hành ghi áp suất mỗi 5 phút trong một ca, kèm thời điểm mở từng bồn.

Trường hợp thứ ba rất hay bị bỏ qua. Áp tại nhà lò vẫn đủ nhưng cái máy ở cuối xưởng nhận hơi yếu, trong khi cả nhà máy đổ lỗi cho lò. Muốn phân biệt, chỉ cần một đồng hồ áp suất đã hiệu chuẩn đặt ngay trước máy dùng hơi, so với đồng hồ ở ống góp lò trong đúng lúc đầu mẻ. Nếu chênh lệch lớn, tiền nên chi cho đường ống, xem thêm cách chọn cỡ ống và bẫy hơi.

Nếu có đồng hồ đo lưu lượng hơi thì câu trả lời còn rõ hơn, vì nó cho thấy đỉnh và trung bình bằng con số, không cần đoán.

3. Tự tính: nhà máy thiếu bao nhiêu hơi lúc đỉnh?

Ví dụ dưới đây là một nhà máy giả định, dùng để anh chị thay số của mình vào. Lò 1,5 tấn/giờ, áp làm việc 8 bar. Tải nền là 600 kg hơi/giờ. Có 3 bồn, mỗi bồn nâng 1.500 kg nước từ 30°C lên 90°C trong 20 phút, mỗi 2 giờ làm một lượt.

Điều đáng chú ý là trung bình cả chu kỳ 2 giờ, nhà máy này chỉ dùng khoảng 878 kg/h, tức khoảng 59% công suất lò. Nhìn trên giấy lò dư rất nhiều. Vậy mà khi 3 bồn mở cùng lúc, 20 phút đó nhà máy thiếu khoảng 256 kg hơi.

Kho chứa sẵn trong lò có bù được không? Giả sử lò chứa khoảng 3 m³ nước ở trạng thái bão hòa. Khi áp tụt, một phần nước tự bốc thành hơi theo mức dưới đây.

Thiếu 256 kg mà tụt tới 4 bar cũng mới được 133 kg. Nghĩa là nhà máy ví dụ sẽ tụt sâu hơn 4 bar, đúng cảnh máy nhuộm, máy sấy chạy không nổi. Còn khi chỉ 2 bồn mở cùng lúc, phần thiếu khoảng 70 kg, áp tụt hơn 2 bar rồi hồi lại. Mở từng bồn một thì áp gần như không suy suyển.

Toàn bộ số liệu là ước tính lý thuyết theo giả định trong bài: hơi bão hòa áp kế 8 bar, ẩn nhiệt khoảng 2.030 kJ/kg, chưa tính nhiệt của khối thép lò và phần lò tăng lửa trong lúc đỉnh. Kết quả không thay cho đo đạc tại nhà máy.

Nghĩa Lò Hơi lưu ý từ hiện trường

Tôi gặp nhiều xưởng gọi điện hỏi mua lò lớn hơn chỉ vì đầu mẻ áp tụt. Đến nơi, việc đầu tiên tôi xin là sổ ghi áp suất và lịch mở máy của ca đó. Có xưởng lò chưa dùng tới 60% công suất tính trung bình, chỉ vì mọi máy đều bắt đầu lúc 7 giờ sáng.

Đổi lịch mở máy không tốn đồng thiết bị nào, chỉ cần quản đốc xưởng và thợ lò nói chuyện với nhau. Đừng vội xuống tiền cho lò mới khi chưa thử việc đó.

4. Tụt áp đầu mẻ làm nhà máy mất gì?

Nhiều người coi đây chỉ là chuyện máy chạy chậm vài phút. Thực tế hậu quả kéo dài qua nhiều bộ phận, và có phần ảnh hưởng tới an toàn.

5. Thứ tự xử lý: rẻ nhất làm trước

Khi đã xác định là tải đỉnh, hãy đi theo thứ tự chi phí tăng dần. Mỗi bước làm xong lại đo, đạt rồi thì dừng.

1. Xếp mẻ so le: Lập lịch để các bồn lớn không gia nhiệt cùng lúc. Trong ví dụ, lệch nhau 20 phút là hạ đỉnh từ 2.267 xuống 1.156 kg/h.
2. Mở van từ từ: Mở van bồn theo 2–3 nấc thay vì mở hết ngay. Bộ điều khiển nhiệt độ có giới hạn tốc độ mở giúp việc này ổn định hơn so với thao tác tay.
3. Báo trước cho nhà lò: Xưởng báo thợ lò trước khi mở mẻ lớn vài phút để tăng lửa đón đầu. Với lò nhiên liệu rắn, vài phút này rất có giá trị.
4. Giữ ưu tiên cho máy quan trọng: Van giữ áp có thể tạm cắt nhánh ít quan trọng khi áp xuống thấp, để nhánh cần chất lượng vẫn đủ hơi. Cách này phải tính kỹ theo sơ đồ nhà máy.
5. Khôi phục công suất thật của lò: Làm sạch cáu cặn, vệ sinh ống lửa, sửa buồng đốt, chỉnh quạt. Lò đang mất công suất thì mọi tính toán đỉnh đều sai lệch.
6. Tính bình tích hơi hoặc lò lớn hơn: Chỉ xét khi các bước trên đã làm mà vẫn thiếu. Phần sau nói rõ khi nào bình tích hơi hợp lý.

Ảnh hiện trường của đội kỹ thuật Vương Long, chỉ minh họa cho nội dung bài.

6. Khi nào bình tích hơi thật sự đáng làm?

Bình tích hơi là bình áp lực có bọc cách nhiệt, chứa nước nóng dưới áp suất. Lúc nhà máy dùng ít, hơi dư được nạp vào làm nước nóng lên. Lúc nhà máy cần nhiều, áp trong bình giảm và một phần nước bốc thành hơi. Có thể hiểu đơn giản là thêm một kho nước sôi bên ngoài lò, cùng nguyên lý với khối nước trong lò đã nói ở trên.

Theo ví dụ, nếu bình làm việc từ 8 bar xuống 4 bar và chứa nước khoảng 90% thể tích, mỗi m³ bình cho khoảng 40 kg hơi. Muốn bù 256 kg thì cần chừng 6–7 m³ thể tích bình, trước khi tính hệ số dự phòng. Đây là thiết bị không nhỏ, nên xếp mẻ so le vẫn là phương án cần thử trước.

• Đỉnh ngắn, lặp lại đều: bình hợp với đỉnh tính bằng phút, không hợp với thiếu hơi kéo dài nhiều giờ.
• Có thời gian nạp lại: giữa hai đỉnh, lò phải còn dư. Ví dụ trên lò dư 900 kg/h trong khoảng 100 phút, đủ nạp 256 kg.
• Có chênh áp: nơi dùng chịu được áp thấp hơn lò. Nơi dùng cần đúng 7–8 bar thì bình gần như không xả được bao nhiêu.
• Tổng hơi cả ngày không vượt lò: bình chỉ dịch chuyển hơi theo thời gian, không tạo ra hơi mới.
• Có chỗ đặt và hồ sơ: bình chịu áp thuộc nhóm thiết bị cần thiết kế đúng, kiểm định và quản lý như thiết bị áp lực.

Nếu không thỏa các điều kiện này, cần quay lại bài toán công suất. Nhưng mua lò lớn cũng có giá của nó, như đã phân tích ở bài lò hơi dư công suất: lò chạy non tải suốt những giờ thường sẽ đốt hao hơn. Vì thế đội kỹ thuật cần so sánh cả hai bằng số của chính nhà máy, thay vì chọn theo cảm giác.

Hiện tượng tụt áp cũng có nhiều dạng khác ngoài tải mẻ, ví dụ lò to mà dùng ít lại dao động áp theo kiểu đóng ngắt lửa liên tục. Đội vận hành nên ghi rõ hình dạng đường áp trước khi kết luận.

7. Checklist 8 việc trước khi kết luận lò yếu

• Ghi áp suất mỗi 5 phút trong một ca, kèm giờ mở từng bồn.
• Hiệu chuẩn đồng hồ áp ở ống góp và đồng hồ tại máy xa nhất.
• So áp ống góp với áp tại máy đúng lúc đầu mẻ.
• Tính tải đỉnh và tải trung bình bằng công thức trong bài.
• Kiểm tra lần tẩy cáu cặn gần nhất và nhiệt độ khói thải.
• Thử xếp mẻ lệch 15–20 phút trong ít nhất 1 tuần.
• Ghi lại TDS nước lò và các lần lôi nước, gõ ống.
• Chỉ sau đó mới so sánh phương án bình tích hơi và lò lớn hơn.

8. Câu hỏi thường gặp

Tác giả bài viết

Nghĩa Lò Hơi

Chuyên gia thiết bị áp lực, Vương Long Group

Hơn 10 năm thực chiếnLò hơi công nghiệpAn toàn thiết bị áp lực

Trực tiếp khảo sát, lắp đặt và xử lý sự cố lò hơi tại nhà máy. Tư vấn kỹ thuật miễn phí qua Hotline/Zalo 09 6789 1338 (Mr. Nghĩa).

Tham khảo: Spirax Sarco, Steam Accumulators (The Boiler House); Chem-Aqua, Technical Bulletin 1-029 Steam Accumulators; bảng tính hơi bão hòa. Số liệu trong bài là ước tính lý thuyết, không thay cho đo đạc tại nhà máy.