Nồi hơi đốt dầu: quy trình vận hành an toàn, cấu tạo, nguyên lý
Nồi hơi đốt dầu dùng dầu DO, FO để đun nước tạo hơi phục vụ sản xuất. Bài viết gồm cấu tạo, nguyên lý, quy trình vận hành an toàn 6 bước, sự cố thường gặp và chu kỳ kiểm định. Do kiểm định viên SITC biên soạn.
Nồi hơi đốt dầu là loại nồi hơi (lò hơi) sử dụng dầu đốt (DO, FO) làm nhiên liệu để đun nước tạo thành hơi nước phục vụ sản xuất. Quy trình vận hành nồi hơi đốt dầu gồm 6 bước: chuẩn bị trước khi vận hành, vận hành bơm nước, vận hành bơm dầu cấp cho bồn trung gian, vận hành bơm dầu trung gian, khởi động nồi hơi và ngừng nồi hơi. Nồi hơi là thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn vệ sinh lao động, nên đơn vị sử dụng phải xây dựng quy trình vận hành riêng để thiết bị hoạt động an toàn và hiệu quả.
Bằng kinh nghiệm từ hoạt động kiểm định nồi hơi (lò hơi), SITC xin đưa ra gợi ý để đơn vị sử dụng tham khảo trong việc xây dựng quy trình vận hành nồi hơi cho mình.
Nồi hơi đốt dầu là gì, dùng ở đâu
Nồi hơi đốt dầu là thiết bị dùng nhiệt từ quá trình đốt dầu để biến nước thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ xác định. Trong văn bản pháp luật Việt Nam, thiết bị này có tên gọi chính thức là lò hơi; nồi hơi là cách gọi quen thuộc trong sản xuất. Hai tên gọi chỉ cùng một loại thiết bị và được dùng thay thế cho nhau trong bài viết này.
Ứng dụng thường gặp của nồi hơi đốt dầu:
Giặt là công nghiệp: hấp, là đồ vải công suất lớn.
Chế biến thực phẩm: nấu, tiệt trùng, sấy.
Dệt nhuộm: định hình, nhuộm vải.
Sản xuất hóa chất, giấy và cấp nhiệt cho các quá trình gia nhiệt nói chung.
Do làm việc ở áp suất và nhiệt độ cao, nồi hơi đốt dầu thuộc danh mục thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động theo Thông tư 36/2019/TT-BLĐTBXH.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của nồi hơi đốt dầu
Các bộ phận chính
Vỏ nồi và hệ thống ống lửa, ống khói: bộ phận chịu áp lực chính của thiết bị.
Buồng đốt và béc đốt dầu.
Hệ thống cấp dầu: bồn dầu chính, bồn dầu trung gian, bộ hâm dầu, bơm dầu.
Hệ thống cấp nước: bồn nước, bơm cấp nước, van cấp.
Thiết bị an toàn và đo lường: van an toàn, áp kế, kính thủy chỉ thị mực nước, rơ le áp suất, rơ le nhiệt độ, tế bào quang điện kiểm soát ngọn lửa.
Tủ điều khiển tự động và hệ thống khói thải.
Cửa nồi hơi và các bộ phận chịu áp
Cửa nồi hơi là cụm gọi chung các loại cửa gắn trên thân nồi, gồm cửa thăm (để kiểm tra, bảo trì bên trong), cửa quan sát ngọn lửa và cửa khói. Đây là những điểm xuyên qua kết cấu chịu áp lực, nên nắp cửa, gioăng và bulong siết phải đảm bảo kín, chịu được áp suất và nhiệt độ làm việc.
Khi kiểm định bên trong, kiểm định viên tháo nắp cửa thăm để quan sát bề mặt kim loại và các mối hàn quanh lỗ cửa, nơi thường xuất hiện nứt do tập trung ứng suất. Đơn vị sử dụng cần thay gioăng cửa sau mỗi lần mở và siết đều các bulong theo đường chéo, siết lại sau khi nồi hơi chạy nóng lần đầu.
Nguyên lý làm việc
Dầu từ bồn chính được bơm qua bồn trung gian và bộ hâm nóng (thường 60 đến 70 độ C) để giảm độ nhớt, sau đó được bơm cao áp đẩy qua béc đốt, phun tơi thành sương trong buồng đốt. Hệ thống đánh lửa châm cháy hỗn hợp, quạt gió cấp đủ không khí cho quá trình cháy. Nhiệt sinh ra truyền qua thành ống lửa, ống khói để đun nước bên trong vỏ nồi thành hơi.
Áp suất hơi được duy trì tự động: khi gần đạt áp suất định mức, nồi hơi chuyển sang chế độ đốt nhỏ; khi vượt định mức, nồi hơi ngừng đốt. Tế bào quang điện (mắt thần) giám sát ngọn lửa liên tục và ra lệnh khóa van nhiên liệu ngay khi lửa tắt để tránh tích tụ dầu chưa cháy trong buồng đốt.
Phân loại nồi hơi đốt dầu thường gặp
Theo kết cấu: nồi hơi ống lửa, ống khói (fire-tube) dùng cho công suất nhỏ và vừa, phổ biến nhất hiện nay; nồi hơi ống nước (water-tube) dùng cho công suất lớn, áp suất cao.
Theo tư thế lắp đặt: nằm ngang hoặc đứng.
Theo nhiên liệu: dầu DO (dễ cháy, ít cặn) hoặc dầu FO (cần hâm nóng mạnh hơn, giá thành thấp hơn).
Yêu cầu chung khi vận hành nồi hơi (lò hơi)
Nồi hơi (lò hơi) đốt dầu là thiết bị làm việc ở áp suất và nhiệt độ cao. Chỉ vận hành thiết bị khi thỏa mãn các điều kiện bắt buộc sau:
Chỉ vận hành nồi hơi (lò hơi) khi thiết bị đã được kiểm định kỹ thuật an toàn bởi các tổ chức kiểm định đã được Nhà nước cấp phép.
Không được phép vận hành nồi hơi vượt quá thông số được ghi trong giấy chứng nhận kiểm định nồi hơi.
Chỉ những người đã được đào tạo và có chứng chỉ về vận hành nồi hơi mới được phép vận hành.
Quy trình vận hành nồi hơi (lò hơi) đốt dầu
Các bước thực hiện trong quy trình này được biên soạn cho nồi hơi (lò hơi) đốt dầu dạng ống lò, ống lửa nằm ngang có công suất 1.800 kg/h.
Chuẩn bị trước khi vận hành
Trước khi vận hành, người vận hành phải kiểm tra tổng thể thiết bị với các nội dung sau:
Kiểm tra toàn bộ hệ thống điện, nước, dầu, gas.
Kiểm tra mức dầu trong bồn nhiên liệu.
Kiểm tra mức nước trong bồn nước và chất lượng nước.
Mở các van của đường hút và cấp dầu, van trên đường hút và cấp nước, van gas mồi.
Kiểm tra mực nước trong nồi hơi, các hệ thống đo lường, chỉ thị, vệ sinh tế bào quang điện, cửa quan sát.
Kiểm tra các hệ thống an toàn của nồi hơi.
Mở CB tổng (Circuit Breaker) từ vị trí (OFF) sang vị trí (ON) cấp điện nguồn
Vận hành bơm nước
Bơm nước cấp của nồi hơi làm việc theo chế độ tự động do tủ điều khiển chỉ thị, bơm nước ngừng hoạt động khi mực nước trong nồi hơi vừa đủ.
Việc chạy bơm nước bằng tay được thực hiện trong các trường hợp:
Thay nước khi cần làm vệ sinh nồi hơi.
Cấp nước nhanh khi hệ thống cấp nước tự động bị hư hỏng.
Công nhân vận hành cần theo dõi tín hiệu báo sự cố và hệ thống chỉ thị mực nước để vận hành bơm nước dự phòng khi cần thiết.
Vận hành bơm dầu để cấp dầu cho bồn trung gian
Bơm dầu chính đặt ở phía đầu bồn dầu chính, làm việc theo chế độ tự động, điều khiển bằng phao báo mức dầu đặt tại bồn dầu trung gian.
Việc chạy bơm bằng tay, chỉ thực hiện khi hệ thống bơm tự động bị hư hỏng, công nhân vận hành cần theo dõi mức dầu của bồn trung gian để tránh xảy ra trường hợp thiếu dầu hoặc đầy tràn dầu.
Vận hành bơm dầu trung gian
Mở công tắc hâm dầu để bộ hâm nóng dầu hoạt động.
Khi nhiệt độ dầu tại phía gần bộ hâm đạt 60 0C, cho bơm dầu trung gian hoạt động, mục đích làm cho dầu trong đường ống nội bộ được hâm nóng đồng đều.
Bộ hâm dầu sẽ ngừng hoạt động nếu nhiệt độ dầu trong bồn trung gian đạt nhiệt độ đặt trước (có thể điều chỉnh nhiệt độ này). Nhiệt độ đặt của bộ hâm trung gian thường khoảng 60-70 0C.
Khởi động nồi hơi
Mở công tắc chính (CB) từ vị trí (OFF) sang vị trí (ON), đèn báo nguồn bật sáng, các tín hiệu sự cố báo cho công nhân vận hành biết để xử lý. Lúc này:
Nếu nước trong nồi hơi thấp, đèn báo cạn nước sáng, còi kêu.
Nếu nhiệt độ hâm dầu cao, đèn báo nhiệt độ dầu cao sáng, còi kêu.
2. Xử lý các sự cố ban đầu bằng cách:
Kích hoạt chế độ chạy tay cho bơm nước, bơm nước sẽ hoạt động cung cấp đủ nước cho nồi hơi, khi nước đạt yêu cầu đèn báo cạn nước sẽ tắt.
Tắt bộ hâm dầu đồng thời cho bơm dầu trung gian chạy ở chế độ chạy tay để trộn dầu có nhiệt độ dầu cao lẫn với dầu nguội.
Chú ý: Tắt các còi báo bằng công tắc
3. Khởi động nồi hơi:
Khi các đèn báo sự cố tắt hết, nồi hơi sẵn sàng hoạt động ở chế độ đốt tự động.
Mở công tắc của bơm nước, bơm dầu về vị trí chạy tự động.
Ấn nút khởi động, chế độ đốt tự động bắt đầu chu trình.
Khi đó xảy ra các quá trình sau:
Quạt gió tự khởi động thực hiện chế độ thông gió buồng đốt, bơm dầu cũng tự khởi động.
Sau 15 giây thông lò, tự động đánh lửa (việc đánh lửa chỉ xảy ra trong 5 giây), đồng thời van điện từ mở cấp gas cho béc mồi và cấp dầu cho béc đốt, đèn báo chế độ 1 bật sáng, nồi hơi đang đốt ở chế độ 1 (đốt nhỏ).
Sau 2s: nếu cháy, đèn báo chế độ 2 bật sáng, van từ mở cấp thêm dầu cho béc đốt ở chế độ 2 (đốt to). Kiểm soát ngọn lửa bằng tế bào quang điện (mắt thần). Nếu không cháy, đèn báo sự cố bật sáng, còi kêu. Khi đó ấn nút khởi động cho nồi hơi hoạt động lặp lại chu trình từ đầu.
Chuyển chế độ đốt của nồi hơi
Khi áp suất gần đạt định mức, nồi hơi chuyển sang chế độ đốt nhỏ, đèn báo cháy chế độ 2 tắt.
Khi áp suất vượt quá định mức, nồi hơi ngưng hoạt động, đèn báo cháy chế độ 1 tắt. Khi đó áp suất hơi đạt giá trị lý thuyết (đạt định mức), đèn báo ngưng áp suất sáng.
Khi bên sử dụng hơi không tăng giảm đột ngột (do bên sử dụng đều đặn) chế độ đốt của nồi hơi có thể ổn định ở chế độ 1 hoặc chế độ 2.
Ngừng nồi hơi
Xoay công tắc từ vị trí (ON) sang vị trí (OFF).
Tắt bơm dầu trung gian, đóng các van trên đường hút và đẩy.
Tắt bơm nước trung gian (nếu có), đóng các van trên đường hút và đẩy.
Tắt bơm dầu cung cấp dầu cho bồn trung gian.
Hạ cầu dao điện (CB tổng) ngưng cung cấp điện cho tủ điều khiển.
Kiểm tra lại toàn bộ, vệ sinh thiết bị, ghi sổ theo dõi vận hành.
Làm các thủ tục bàn giao ca tại chỗ.
Nếu nghỉ sản xuất phải giảm áp suất hơi trong nồi hơi về 0, bằng cách xả đáy kết hợp với bơm nước.
Các lưu ý trong quá trình vận hành nồi hơi
Trong quá trình nồi hơi đang hoạt động, nhân viên vận hành thường xuyên theo dõi các tín hiệu báo hiệu sự cố để xử lý kịp thời. Ngoài ra còn phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra các bộ phận sau:
Bộ phận chỉ thị mực nước.
Bộ phận cung cấp dầu trung gian.
Các thiết bị đo lường (áp kế, nhiệt kế ...)
Các thiết bị an toàn (van an toàn, rơ le áp suất ...)
Kiểm tra các van khóa trên đường cấp hơi
Các tiếng động hay biến dạng bất thường xuất hiện trong quá trình vận hành.
Sự cố thường gặp của nồi hơi đốt dầu và cách xử lý
Các sự cố điển hình ghi nhận qua thực tế kiểm định và vận hành:
Cạn nước do bơm cấp hỏng hoặc van xả đáy rò: sự cố nguy hiểm nhất, phải dừng đốt ngay và tuyệt đối không cấp nước khi nồi còn nóng.
Không cháy hoặc cháy không đều: kiểm tra béc đốt, tế bào quang điện, áp suất bơm dầu và nhiệt độ hâm dầu.
Quá áp do rơ le áp suất trục trặc: van an toàn phải hoạt động, cần kiểm tra cưỡng bức định kỳ trong mỗi ca.
Ăn mòn, rạn nứt kết cấu chịu áp lực: phát hiện qua kiểm tra, bảo trì và kiểm định định kỳ.
Phân tích chi tiết từng sự cố và trình tự xử lý có trong bài Quy trình xử lý sự cố nồi hơi đốt dầu. Các hư hỏng lặp lại theo thời gian và cách khắc phục lâu dài xem thêm tại Các nguyên nhân gây phá hủy nồi hơi.
Kiểm định nồi hơi đốt dầu: quy định và chu kỳ
Nồi hơi đốt dầu phải kiểm định lần đầu sau khi lắp đặt, trước khi đưa vào sử dụng.
Kiểm định định kỳ trong quá trình sử dụng, chu kỳ thông thường 02 năm một lần.
Thử nghiệm áp suất (thử bền) không quá 06 năm một lần.
Kiểm định bất thường khi thay đổi vị trí lắp đặt, sau khi thay thế, sửa chữa, hoặc khi thiết bị ngừng sử dụng trên 12 tháng.
Văn bản áp dụng: QTKĐ 01:2016/BLĐTBXH (quy trình kiểm định nồi hơi và nồi đun nước nóng), QCVN 01:2008/BLĐTBXH (an toàn lao động nồi hơi và bình chịu áp lực) và TCVN 7704:2007.
Chi tiết dịch vụ xem tại trang Kiểm định lò hơi (nồi hơi). Không được phép vận hành nồi hơi vượt quá thông số ghi trong giấy chứng nhận kiểm định.
Huấn luyện cho người vận hành nồi hơi
Người vận hành nồi hơi bắt buộc phải được huấn luyện an toàn và cấp chứng chỉ trước khi đứng nồi. SITC tổ chức định kỳ khóa Huấn luyện an toàn vận hành lò hơi, nội dung gồm kiến thức chung về nồi hơi, quy trình vận hành, xử lý sự cố và thực hành trên thiết bị.
Câu hỏi thường gặp
Nồi hơi đốt dầu có ưu điểm gì so với nồi hơi đốt than
Nồi hơi đốt dầu tự động hóa cao, khởi động nhanh, ít bụi và không cần kho nhiên liệu lớn. Đổi lại, chi phí nhiên liệu trên một đơn vị hơi thường cao hơn than, và thiết bị nhạy cảm với chất lượng dầu.
Bao lâu phải kiểm định nồi hơi đốt dầu một lần
Chu kỳ kiểm định định kỳ thông thường là 02 năm một lần, thử áp suất không quá 06 năm một lần. Thời hạn cụ thể ghi trong giấy chứng nhận kiểm định của từng thiết bị.
Khi nào phải thay gioăng cửa nồi hơi
Thay gioăng cửa sau mỗi lần mở cửa thăm để bảo trì hoặc kiểm định bên trong, và ngay khi phát hiện rò rỉ quanh nắp cửa trong quá trình vận hành.
Ai được phép vận hành nồi hơi đốt dầu
Chỉ người đã qua đào tạo, có chứng chỉ vận hành nồi hơi do đơn vị được cấp phép huấn luyện cấp. Người vận hành phải tuân thủ quy trình của đơn vị sử dụng và không vận hành thiết bị quá thông số trong giấy chứng nhận kiểm định.