KHÁI QUÁT VỀ LÒ HƠI

Ngày đăng: 23/03/2023 02:32 PM

KHÁI QUÁT VỀ LÒ HƠI

Lò hơi đơn giản nhất là nồi chõ nấu xôi hay hấp bánh bao. Ở đó, lò hơi gồm 2 phần:

Phần dưới chứa nước được đun sôi hóa thành hơi
Phần trên chứa thực phẩm

Hơi từ phần dưới bay lên làm chín thực phẩm ở phần trên.

Nhưng loại lò hơi này có hiệu suất rất thấp chỉ phù hợp với công suất rất nhỏ vì tính đơn giản, an toàn và dễ dàng sử dụng.

Trong thực tế, nhất là trong công nghiệp, để giảm giá thành sản xuất, tăng tính cạnh tranh của sản phẩm, người ta không ngừng nâng cao hiệu suất và tính tiện dụng của lò hơi. Cụ thể:

Tính tiện dụng: người ta tách 2 phần trên ra xa nhau, phần 1 chỉ tạo ra hơi bão hòa gọi là lò hơi được đặt ở xưởng lò hơi, phần 2 sử dụng hơi phục vụ sản xuất gọi là nơi tiêu thụ hơi, thường đặt ở xưởng sản xuất. Do 2 phần trên xa nhau nên từ van hơi chính trên đầu lò hơi đến van cấp hơi trên bình góp được gọi là bộ truyền dẫn hơi.
Nâng cao hiệu suất: có rất nhiều yếu tố, càng hội nhiều yếu tố cho hiệu quả càng cao. Các yếu tố đó là:

Nồi chõ tiếp xúc trực tiếp với lửa nên nhiệt độ nguồn nhiệt không đều nhau (ngọn lửa có điểm nóng nhất tại tâm ngọn lửa: nằm trên trục trung tâm vuông góc với mặt đất và có chiều cao 1/3 gần với chân ngọn lửa). Do nguồn nhiệt không đều nên trong ống có chỗ hóa hơi nhiều ít khác nhau, gây nên áp suất trong ống khác nhau (khi hóa hơi thể tích tăng khoảng 1250 lần, nhưng lò hơi bằng kim loại cứng không thể tăng thể tích nên hơi và nước bị nén lại, tăng áp suất), tạo nên hiện tượng thủy kích làm mòn ống, nổ ống. Người ta đốt lò sao cho ngọn lửa cháy mãnh liệt trong buồng đốt mà thôi, làm nóng không khí (đã tham gia phản ứng đốt cháy) gọi là khói nóng truyền nhiệt cho các ống chứa nước.
Nồi chõ chỉ tiếp xúc lửa (nguồn nhiệt) dưới đáy nồi, nên diện tích truyền nhiệt rất thấp. Người ta đã nâng diện tích truyền nhiệt lên, bằng cách sử dụng nhiều ống nhỏ; có thể cho khói nóng đi bên ngoài, nước bên trong ống gọi là ống nước; hay nước bao bọc quanh ống còn khói nóng đi bên trong gọi là ống lửa. Lò hơi có thể là ống nước, ống lửa hay hỗn hợp (sử dụng cả 2 loại ống nước + ống lửa). Riêng lò hơi đốt gas, dầu thì không cần buồng đốt; hỗn hợp khí bị đốt cháy ngay trong ống đủ lớn gọi ống lò (như vậy, ống lò chính là buồng đốt của lò hơi đốt dầu hay gas; còn ở những lò hơi sử dụng nhiên liệu rắn thì ống lò không cần thiết, chỉ có giá trị như ống lửa mà thôi).
Nồi chõ để thông với khí quyển nên áp suất luôn bằng với khí quyển. Về áp suất, có 2 khái niệm:

Áp suất tuyệt đối: là lực của vật thể tác dụng lên đơn vị diện tích (không bao giờ âm, áp suất chân không là 0, áp suất khí quyển là 1 atm). Áp suất này chỉ là khái niệm không dùng trong thực tế.
Áp suất tương đối (áp suất dư): bằng áp suất tuyệt đối trừ đi áp suất khí quyển. Khi nói đến “áp suất” được hiểu là áp suất này. Ví dụ áp suất âm ở buồng đốt. Và trong thực tế, số chỉ trên các áp kế cũng biểu thị áp suất tương đối này.

Trong phòng thí nghiệm người ta dùng chiều cao cột thủy ngân để đo áp suất, trong kỹ thuật người ta thay bằng nước, 1 atm = 10,33 m H₂O. Do trước đây chưa có hay máy tính chưa thông dụng, người ta dùng thước tính, chấp nhận sai số nên đã làm tròn số để dễ tính toán: 1 at = 10 m H₂O. Vài chục năm trước đây, người Việt Nam quen với đơn vị áp suất dùng ở Liên Xô: kg/cm², nay Liên Xô không còn, để hội nhập với kỹ thuật thế giới, Việt Nam chính thức sử dụng đơn vị “bar” để đo áp suất.

Khi nước trong nồi đang sôi, áp suất ở giá trị nào đó thì dù gia nhiệt bao nhiêu chăng nữa, nhiệt độ cũng ở giá trị nhất định không thể tăng thêm được. Vì thế, nước sôi ở áp suất khí quyển (áp kế chỉ 0 bar) nhiệt độ luôn ở 100⁰C. Để tăng nhiệt độ sôi, người ta phải tăng áp, như nồi áp suất, nhiệt độ sôi cao hơn nấu mau nhừ hơn.

Trong thực tế, tùy thuộc nhiệt độ cần thiết phục vụ cho bộ phận sản xuất mà người ta chọn áp suất cho phù hợp. Ví dụ: Đây là nhiệt độ của hơi bão hòa.

Áp suất hơi (bar)	0	1	2	3	4	6	8	10	12	14
Nhiệt độ hơi (⁰C)	100,0	120,4	133,7	143,8	152,0	165,1	175,5	184,2	191,7	198,4
D (kg/m³)	0,597	1,136	1,658	2,169	2,674	3,676	4,651	5,650	6,623	7,576

Chọn được áp suất lò hơi đúng sẽ tiết kiệm được nhiên liệu đáng kể.

Sử dụng một thời gian ta thấy một lớp cặn màu trắng bám chặt trong đáy nồi. Cặn này do các ion Ca²⁺ hay Mg²⁺ có lẫn trong nước tạo nên. Hoặc là, lớp cặn màu đỏ gạch là bởi sắt làm nên lò hơi bị ô-xy-hóa, gây hiện tượng mòn ống. Có thể dễ dàng kiểm tra bằng cách lấy nước xả đáy xem có màu trắng đục hay đỏ gạch không? Có cặn lắng không? Chính lớp cặn này làm giảm độ dẫn nhiệt hay hiện tượng trao đổi nhiệt xảy ra khó khăn hơn, làm giảm hiệu suất tạo hơi của lò. Chính vì thế, nước dùng cho lò hơi phải xử lý. (Quý vị vào website: Bacavn.com để biết thêm về Xử lý nước lò hơi)
Chúng ta thấy, nồi chõ khi hoạt động rất an toàn và không bao giờ xảy ra tiếng nổ, còn lò hơi thì sao? Cớ sao Nhà nước (Bộ Lao động – thương binh xã hội) lại đưa lò hơi vào danh mục cần phải thực hiện nghiêm ngặt những quy định để tránh nguy hiểm. Vì khi sử dụng lò hơi có thể xảy ra xì và nổ:

Xì (hơi hoặc nước nóng):

Ở áp suất thấp, nhất là bằng khí quyển như nồi chõ chẳng hạn, khi phần dưới bị lủng lỗ thì nước nóng vọt ra, gọi là xì nước nhưng không văng ra mạnh nên dễ dàng tránh né. Nhưng khi lò hơi hoạt động ở áp suất cao, cần chú ý khi lò hơi bị lủng hay vỡ một vài lỗ nhỏ, (do ba-lông dày, khó có thể hỏng lỗ nhỏ được). Lý do:

liên kết giữa các ống bằng liên kết hàn hay nong chặt không đạt chất lượng theo quy định, khi làm việc liên tục trong môi trường thay đổi nhiệt độ làm thép lò hơi co giãn không đều gây phá vỡ liên kết.
ống bị mòn, tại điểm yếu nhất không chịu được áp suất.
ống bị cáu cặn bám, nhiệt tăng cao quá mức do truyền nhiệt cho nước kém, phá vỡ ống

Một hay nhiều lý do trên xảy ra, ống bị hở, dưới áp lực đang làm việc trong lò, nước nóng hay hơi vọt ra ngoài với tiếng xì mạnh, gọi là bị xì ống. Hiện tượng này là sự cố vẫn thường xảy ra, rất nguy hiểm khi nước nóng hay hơi đó chạm vào người gây phỏng nặng do nhiệt độ quá cao (tương ứng với áp suất – vui lòng xem bảng trên). Nhà thiết kế phải lường hết mọi trường hợp, khi ống lò hơi bị xì khó có thể văng vào người đứng chung quanh lò hơi và để tự bảo vệ mình, người không có trách nhiệm không đến gần lò hơi và nhà đặt lò hơi phải thông thoáng, đủ sáng, những thiết bị, dụng cụ không cần thiết cho việc vận hành thì phải tháo gỡ, dời đi nơi khác để khi sự cố xì hơi xảy ra, người vận hành dễ dàng tránh né.

Nổ lò hơi: chúng ta quan sát nồi chõ hoạt động, không bao giờ xảy ra tiếng nổ, nhưng: khi phần dưới cạn nước, ta vô ý không dừng ngay, nồi tiếp tục bị nung nóng rất nhiều (có thể bị cháy đỏ) mà dân gian gọi là bị cháy nồi; nếu chúng ta tắt bếp thì không có tai nạn nào xảy ra (chỉ cháy nồi thôi); nhưng nếu ta rót nước vào, nước hóa hơi quá nhanh do nồi đang nóng quá mức làm hơi và nước nóng hắt lên có thể gây phỏng. Tương tự như thế, song do lò hơi hoạt động ở áp suất cao nên có 2 nguyên nhân gây nổ lò hơi:

Nổ lò hơi do chế tạo: Nghĩa là lò hơi chế tạo không đạt yêu cầu, không đúng quy chuẩn. Điều này nếu thực hiện đúng quy định của Nhà nước thì không bao giờ xảy ra. Hơn nữa, để đảm bảo an toàn, Nhà nước đã quy định chặt chẽ về kiểm tra, nhất là kiểm định về yếu tố an toàn trước và trong sử dụng, có dám tem và ghi rõ thời gian được phép sử dụng; nghĩa là, đối với những lò hơi hoạt động không an toàn thì kiểm định sẽ phát hiện ra và từ chối kiểm định. Nên lò hơi nổ do chế tạo chỉ xảy ra đối với nhà chế tạo hiểu biết quá ít về lò hơi và người sử dụng lại coi thường về kiểm định, phối hợp với Đơn vị kiểm định làm sai quy định.
Nổ lò hơi do vận hành: Khi nước trong lò hơi cạn quá mức, nhiệt độ ống trao đổi nhiệt bị nung nóng quá mức, nếu chúng ta không bơm nước vào lò thì không bao giờ xảy ra tại nạn vì lò hơi bằng sắt thép có đốt nhiệt độ cao đến mấy đến cháy nát cũng chẳng nổ được. Song, ta nên dừng lò (tuy lò hơi bị cháy có thể dẫn đến hư hỏng hay chất lượng lò hơi bị giảm sút trầm trọng); nhưng nếu chúng ta bơm nước vào lò thì lượng nước mới vào gặp ống trao đổi nhiệt quá nóng, mau chóng hóa hơi, tạo áp suất quá lớn có thể tới hàng trăm bar, ở áp suất này, chẳng ba-lông nào chịu nổi nên nổ như bom.

Như vậy, thường nổ lò hơi chỉ có nguyên nhân duy nhất là bơm nước vào lò sai quy định.

Việc sai này, chắc chắn là do vận hành viên vì việc này chỉ xảy ra ở chế độ điều khiển bằng tay. Điều này rất quan trọng nên đã được nhắc đi nhắc lại đến độ thuộc lòng khi được đào tạo vận hành lò hơi; và nghiêm cấm những ai chưa qua các khóa đào tạo (chưa có chứng chỉ) được vận hành lò hơi. Song, con người có thể sai lầm và có những sai lầm không thể cứu vãn được. Nên đã xảy ra nhiều vụ nổ lò hơi ở Việt Nam và trên thế giới, kể cả những lò hơi được chế tạo bởi những công ty danh tiếng hay hoạt động ở những công ty nền nếp, quy củ rất cao gây thiệt hại rất lớn về người và của. Nhưng, tại sao không có thiết bị ngăn được sai lầm của người vận hành?

Giải pháp của Công ty TNHH BACA Việt Nam:

Để bảo vệ cho tất cả khách hàng của mình, Công ty TNHH BACA Việt Nam đã chế tạo thành công Thiết bị được gọi tên là “Khóa an toàn cho lò hơi” và được lắp vào mỗi lò hơi do Công ty Baca chế tạo. Thiết bị này tự khóa lò khi thấy nguy hiểm, ví dụ: vận hành viên mất bình tĩnh bấm nút loạn xạ trên Bảng điều khiển hay lò lâm vào tình trạng nguy hiểm; đến khi lò an toàn thì khóa tự mở ra.