Hệ thống phân phối hơi
Hệ thống phân phối hơi là một mắt xích quan trọng nối liền nguồn sinh hơi và hộ tiêu thụ sử dụng hơi. Trong đó, nguồn sinh hơi có thể là lò hơi công nghiệp. Hoặc trích từ các tua bin cấp nhiệt đặt trong các trung tâm nhiệt điện.
Mạng nhiệt là hệ thống các đường ống dẫn (hơi và nước). Giữa nguồn cấp nhiệt và các hộ tiêu thụ. Làm nhiệm vụ vận chuyển năng lượng nhiệt bằng cách trực tiếp hoặc qua các thiết bị trung gian.
Cùng với sự phát triển của ngành điện. Các ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp sản xuất giấy, chế biến cao su, chế biến gỗ… Yêu cầu cung cấp nhiệt càng ngày càng lớn. Việc xây dựng các mạng nhiệt ở các nhà máy, các khu công nghiệp ngày càng phát triển.
Để tính toán, thiết kế, vận hành hệ thống cung cấp nhiệt một cách kinh tế và hiệu quả. Chúng ta cần tìm hiểu về bản chất sự vận hành của hệ thống.
Phân loại hệ thống phân phối hơi.
Việc cung cấp nhiệt gồm 3 quá trình liên tục. Thứ nhất là chuẩn bị chất mang nhiệt (thực hiện bằng các thiết bị đặc biệt hoặc bằng lò hơi). Vận chuyển chất mang nhiệt (thông qua hệ thống phân phối). Sử dụng chất mang nhiệt (trong các thiết bị dùng nhiệt của hộ tiêu thụ).
Hệ thống phân phối hơi được xây dựng theo 2 loại. Đó là loại có thu hồi nước ngưng và loại không có thu hồi nước ngưng. Trong thực tế người ta thường sử dụng rộng rãi hệ thống một đường ống, có hoàn lại nước ngưng.
Các quá trình diễn ra trong hệ thống mạng nhiệt
Khi van hơi chính của lò hơi hoặc của nguồn cấp nhiệt mở ra. Quá trình đó tạo ra sự chênh lệch về áp suất, hơi sẽ lưu chuyển theo đường ống chính. Hoiw được qua các ống nhánh vào thiết bị, hộ sử dụng hơi. Mục đích là để làm nóng đường ống và bù lại tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường. Hơi trong đường ống sẽ bị ngưng tụ lại thành nước ngưng. Dưới tác dụng của trọng lực lượng nước ngưng này sẽ tập trung tại điểm thấp nhất của đường ống.
Khi hệ thống mới khởi động. Tổn thất hơi dùng để gia nhiệt cho đường ống, thiết bị sử dụng nhiệt, kết cấu của mạng nhiệt ở trạng thái nguội lên trạng thái nóng. Việc đó bù lại tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường gọi là tải khởi động.
Khi hệ thống ở trạng thái vận hành bình thường. Đường ống, thiết bị sử dụng nhiệt và kết cấu đã được làm nóng. Do phải bù lại tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường hơi vẫn tiếp tục ngưng tụ và tổn thất hơi khi đó gọi là tải hoạt động.
Nước ngưng trên đường ống hơi
Nước ngưng trên đường ống và từ thiết bị sử dụng hơi được thu hồi về bể nước nóng cấp cho lò hơi. Việc hồi lưu, tái sử dụng nước ngưng là rất quan trọng. Vì tiết kiệm được năng lượng. Và lượng nước ngưng này sẽ được sử dụng làm nước cấp trực tiếp cho lò hơi. Mà không phải qua khâu xử lý nước, do đó lượng nước xử lý để bổ sung cho hệ thống sẽ giảm đi rất nhiều.
Khi hơi lưu chuyển trong đường ống, sẽ có tổn thất áp suất. Do trở lực trên đường ống và nước bị ngưng tụ vì tổn thất nhiệt như đã trình bày ở trên. Vì vậy, khi tính toán, thiết kế hệ thống cần xác định rõ áp suất tại hộ tiêu thụ. Tổn thất áp suất và tổn thất nhiệt trên đường ống.
Vì áp suất và thể tích riêng của hơi nước tỷ lệ nghịch với nhau. Khi hơi nước có áp suất càng cao thì thể tích riêng càng nhỏ. Vì vậy khi phân phối hơi ở áp suất cao đường ống phân phối hơi sẽ nhỏ hơn. Dẫn đến chi phí đường ống, mặt bích, giá đỡ, bảo ôn, nhân công lắp đặt,… sẽ giảm.
Hơi áp suất cao trong hệ thống khi đến hộ tiêu thụ sẽ được giảm áp đến áp suất yêu cầu của hộ tiêu thụ nhờ trạm giảm áp.
Đảm bảo chất lượng hơi nước trong hệ thống
Để đảm bảo cho hơi nước qua van giảm áp là hơi khô. Trước van giảm áp cần bố trí cụm phân ly hơi. Sau van giảm áp cần lắp van an toàn để bảo vệ thiết bị phía sau van an toàn. Trong trường hợp van giảm áp có thể bị hỏng. Ngoài ra còn có các thiết bị khác như các van khóa để cách ly hệ thống khi cần sửa chữa. Áp kế để quan sát áp suất đầu vào và ra.
Khi lắp đặt hệ thống đường ống mới, trong đường ống có thể có các tạp chất như cát, que hàn, gỉ sắt… Đối với đường ống hơi cũ, trong nó có thể có gỉ sắt, cáu cặn đường ống, các tạp chất do quá trình sửa chữa, bảo dưỡng đường ống gây ra… Tất cả các tạp chất này sẽ di chuyển trong đường ống tới các thiết bị sử dụng hơi. Các van trên đường ống gây nên hư hỏng hoặc làm ảnh hưởng đến quá trình vận hành của thiết bị. Do đó, để bảo vệ các thiết bị, để hệ thống làm việc ổn định, an toàn. Trước các thiết bị như bộ đo lưu lượng, van giảm áp, van tự động, van ngưng… nên lắp phin lọc để làm sạch hơi trước khi vào thiết bị.
Tổn thất nhiệt từ mạng phân phối hơi
Việc tính toán tổn thất nhiệt nhằm mục đích giải quyết những vấn đề sau:
- Xác định tổn thất nhiệt của ống dẫn.
- Tính sự giảm nhiệt độ của môi chất dọc theo ống dẫn.
- Tính trường nhiệt độ xung quanh ống dẫn
- Chọn chiều dày lớp cách nhiệt của ống dẫn.
Muốn tính toán, thiết kế hệ thống phân phối hơi một cách kinh tế, có hiệu quả. Thì phải tiến hành các bước tính toán thích hợp nhằm giảm tổn thất nhiệt. Và cân đối với chi phí đầu tư, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng toàn hệ thống.
Việc tính toán chiều dày kinh tế của lớp cách nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Như tính toán kích thước đường ống, chiều dày, chủng loại, giá thành vật liệu cách nhiệt…
Bảo ôn cách nhiệt
Nếu đường ống đặt ở ngoài trời phải tính đến các yếu tố như vận tốc gió, độ ẩm lớp bảo ôn…
Các loại vật liệu thường dùng bảo ôn là sợi thủy tinh vải nhôm, len vô cơ vải nhôm và canxi-silicat…
Trong quá trình lắp đặt, vận hành hệ thống mạng nhiệt. Cần hết sức lưu ý việc chống thấm và bảo vệ cho lớp cách nhiệt (đặc biệt với đường ống đi ngầm hoặc lắp đặt ngoài trời). Vì mất mát nhiệt qua lớp bảo ôn bị nén hoặc bị ngậm đầy nước cao gấp rất nhiều lần so với bình thường.
Trước đây, khi bọc cách nhiệt cho đường ống và thiết bị trong mạng nhiệt. Người ta thường không bọc các van, các bích nối và phần đầu ống sát mặt bích. Việc làm này với mục đích dễ sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống. Nhưng đồng thời cũng gây ra tổn thất nhiệt khá lớn đối với các mạng nhiệt có quy mô lớn. Hiện nay, tất cả các van, mặt bích nối và thiết bị trên đường ống đều được bọc cách nhiệt. Với những kết cấu cách nhiệt tiêu chuẩn, dễ tháo lắp và thuận lợi cho quá trình sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống.
Tổn thất của mạng nhiệt gồm 2 phần:
- Tổn thất nhiệt đường thẳng: là tổn thất của đoạn ống không có các van và các phần định hình.
- Tổn thất nhiệt cục bộ: là tổn thất của các phần định hình, các van, ổ đỡ, mặt bích…
Tính toán tổn thất nhiệt của mạng nhiệt là rất phức tạp và mất nhiều thời gian. Chúng ta cần phải nắm vững lý thuyết truyền nhiệt dẫn nhiệt, truyền nhiệt đối lưu và bức xạ… ngoài ra các thông số vật lý của vật liệu và môi trường cũng ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả tính toán tạo ra sự sai khác giữa kết quả lý thuyết so với thực tế. Hiện nay đã có các phần mềm tính toán tổn thất nhiệt trợ giúp cho việc thiết kế mạng nhiệt được tối ưu hóa giữa tính kinh tế và kỹ thuật.
Để tính chiều dày bảo ôn sơ bộ cho hệ thống đường ống phân phối hơi, theo kinh nghiệm và theo tiêu chuẩn chế tạo vật liệu cách nhiệt có sẵn trên thị trường, ta có bảng tra chiều dày bảo ôn đối với từng loại đường ống ứng với các áp suất hơi làm việc trong đường ống như chỉ ra trong bảng 5.2.1.
Hệ thống thu hồi nước ngưng
Trong hệ thống đường ống phân phối hơi, một lượng hơi sẽ ngưng tụ lại do tổn thất nhiệt trên đường ống ra ngoài môi trường. Về cơ bản thì chất lượng nước ngưng này là rất tốt để cung cấp cho lò hơi, trừ trường hợp bị nhiễm bẩn do hệ thống hoặc hệ thống phun hơi trực tiếp không thu hồi được. Sự thu hồi nước ngưng thực sự sẽ tiết kiệm được rất nhiều năng lượng. Một cách tương đối, khi dùng nước ngưng làm nước cấp cho lò hơi thì sẽ tiết kiệm được khoảng 1% nhiên liệu khi nhiệt độ nước cấp cho lò hơi tăng lên 6oC.
Thông thường lượng hơi ngưng tụ nhỏ hơn 1% lượng hơi vận chuyển trong đường ống. Nếu không xả hết lượng nước ngưng này thì đường ống sẽ bị ăn mòn, bị thủy kích, hơi nước trong đường ống sẽ bị ẩm, tiết diện lưu chuyển của hơi trong đường ống giảm dẫn đến tốc độ của hơi tăng. Vì vậy, phương án xả nước ngưng là rất quan trọng đối với việc thiết kế hệ thống phân phối hơi.
Mục tiêu của chúng tôi là mang đến sự hài lòng nhất cho khách hàng. Cụ thể qua chất lượng, mẫu mã, giá cả cạnh tranh của sản phẩm. Bên cạnh đó là đội ngũ kĩ sư và thợ lành nghề, có nhiều năm kinh nghiệm tại xưởng và công trình. Chúng tôi luôn sẵn sàng khảo sát thực tế và tư vấn, chăm sóc khách hàng để làm ra một sản phẩm tốt nhất về chất lượng và giá cả.
Công ty TNHH Năng Lượng Nhiệt Bách Khoa
Hỗ trợ kĩ thuật và tư vấn: 091 775 40 59 / 097 384 04 68
Website: https://lohoibachkhoa.com/ hoặc https://hex-boilers.com/
