Phải làm gì khi bộ trao đổi nhiệt bị rò rỉ? Bài viết này sẽ cho bạn biết nguyên nhân gây rò rỉ và các biện pháp xử lý

Thread Content

Tình trạng rò rỉ ở bộ trao đổi nhiệt thường khiến toàn bộ hệ thống phải ngừng hoạt động. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất, mà còn gây mối nguy đe dọa trực tiếp đến việc vận hành an toàn của máy chính và các thiết bị khác; thậm chí có thể dẫn đến những sự cố nghiêm trọng làm hư hại các thiết bị. Giới thiệu về bộ trao đổi nhiệt kiểu ống luồng: Bộ trao đổi nhiệt kiểu ống luồng là loại thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. So với một số loại bộ trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn khác, diện tích trao đổi nhiệt mà mỗi đơn vị thể tích của thiết bị này có thể cung cấp lớn hơn nhiều, và hiệu quả trao đổi nhiệt cũng tốt hơn. Bộ trao đổi nhiệt kiểu ống gồm các thành phần như ống, tấm kết nối ống, tấm ngăn dòng chảy, vỏ máy, và nắp đầu ống. Trong quá trình trao đổi nhiệt, một loại chất lỏng sẽ đi vào qua ống kết nối ở phần đầu nắp, chảy dọc theo các ống, rồi thoát ra qua ống thoát ở phía bên kia của đầu nắp. Quá trình này được gọi là quá trình chảy trong ống ； Một loại chất lỏng khác đi vào thông qua ống nối trên vỏ máy, và chảy ra từ một ống nối khác trên vỏ máy; điều này được gọi là dòng chảy trong vỏ máy. Nguyên nhân gây rò rỉ ở bộ trao đổi nhiệt kiểu ống. Rò rỉ bên trong hệ thống ống của bộ trao đổi nhiệt kiểu ống chủ yếu được chia thành hai loại: rò rỉ ở chính thân ống và rò rỉ ở các đầu nối của ống. Nguyên nhân gây rò rỉ ở các đầu ống của bộ trao đổi nhiệt: 1. Áp lực nhiệt quá lớn. Khi vận hành bộ trao đổi nhiệt kiểu ống, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng lạnh và chất lỏng nóng, nên nhiệt độ của vỏ máy và thành ống cũng khác nhau. Sự khác biệt này khiến vỏ và ống có mức độ giãn nở nhiệt khác nhau; khi chênh lệch nhiệt độ giữa chúng quá lớn, điều này có thể khiến ống bị uốn cong, hoặc làm cho ống lỏng lẻo so với các bộ phận kết nối, thậm chí có thể phá hủy toàn bộ bộ trao đổi nhiệt. Do đó, cần phải xem xét ảnh hưởng của sự giãn nở nhiệt về mặt cấu trúc, và áp dụng các phương pháp bù đắp khác nhau. Trong quá trình khởi động và ngừng hoạt động, tốc độ tăng/giảm nhiệt độ của bộ trao đổi nhiệt vượt quá mức cho phép. Điều này khiến các ống và tấm kết nối trong bộ trao đổi nhiệt phải chịu áp lực nhiệt lớn, dẫn đến việc các mối hàn hoặc các điểm kết nối giữa ống và tấm bị hư hỏng, từ đó gây ra tình trạng rò rỉ ở các cổng kết nối. Biến dạng của tấm ống chủ yếu là do quá trình gia công tấm ống gây ra, cùng với những biến dạng xảy ra trong quá trình gia công. Khi ống được kết nối với tấm ống, sự biến dạng của tấm ống sẽ khiến các đầu ống bị rò rỉ. Kỹ thuật chặn ống không đúng cách: Thông thường, người ta sử dụng nút hình nón để hàn lại và chặn ống. Khi đưa ống nút hình nón vào, cần sử dụng lực vừa phải ； Lực đập quá mạnh khiến các lỗ trên ống bị biến dạng, ảnh hưởng đến các điểm nối giữa ống và tấm ốp. Điều này gây ra hư hỏng và dẫn đến tình trạng rò rỉ mới. Trong quá trình hàn, nếu việc làm nóng trước, vị trí và kích thước của mối hàn không phù hợp, thì điều này sẽ gây ra tổn hại ở các điểm nối giữa các ống với tấm đỡ ống. Việc sử dụng các phương pháp chặn ống khác, như chặn ống bằng cách làm giãn ống hoặc chặn ống bằng phương pháp nổ, nếu không được thực hiện đúng quy trình, cũng có thể gây ra tình trạng rò rỉ ở các cổ ống lân cận. Do đó, cần tuân thủ quy trình chặn ống nghiêm ngặt. Nguyên nhân gây rò rỉ ở ống của bộ trao đổi nhiệt: 1. Sự ăn mòn do dòng chảy. Một nguyên nhân là khi tốc độ dòng hơi cao và trong dòng hơi có nhiều giọt nước lớn, thành ống sẽ bị ăn mòn do tác động của dòng hơi và nước; điều này khiến thành ống mỏng đi, dẫn đến tình trạng thủng ống hoặc vỡ ống do áp suất nước cung cấp. Một nguyên nhân khác là do bị tác động trực tiếp từ hơi nước hoặc các chất kỵ nước. Do vật liệu tấm chắn và cách cố định không hợp lý. Bị vỡ hoặc rơi ra trong quá trình vận hành, mất đi chức năng bảo vệ chống xói mòn ； Diện tích của tấm chắn không đủ lớn; các giọt nước di chuyển theo dòng khí có tốc độ cao, và va vào các ống nằm bên ngoài tấm chắn ； Khoảng cách giữa vỏ máy và bộ ống quá nhỏ, khiến tốc độ dòng hơi ở lối vào rất cao. Khi nhiệt độ nước cấp quá thấp hoặc máy móc hoạt động với tải trọng vượt mức, lưu lượng và tốc độ dòng hơi chảy qua các ống trong bộ trao đổi nhiệt sẽ vượt quá giá trị thiết kế. Lúc này, các ống có tính đàn hồi sẽ bị rung động do lực tác động từ chất lỏng bên ngoài. Khi tần số của lực kích thích trùng với tần số rung tự nhiên của các ống hoặc là bội số của nó, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra, khiến biên độ rung tăng lên. Điều này gây ra áp lực lặp đi lặp lại lên các điểm kết nối giữa ống và khung ống, dẫn đến việc hư hỏng bộ ống. Sự ăn mòn ở đầu vào của ống cấp nước: Tình trạng ăn mòn ở đầu vào ống chỉ xảy ra trong các bộ trao đổi nhiệt làm từ thép carbon. Đây là quá trình hư hại do sự kết hợp giữa hiện tượng ăn mòn và oxi hóa; cơ chế xảy ra là lớp oxit hình thành trên bề mặt kim loại ống bị phá vỡ bởi dòng nước có áp suất cao, khiến kim loại dần bị mất đi. Cuối cùng dẫn đến việc ống bị hỏng. Khi ống của bộ trao đổi nhiệt áp suất thấp được làm từ đồng, các ống đồng này thường phải được thay thế do tình trạng rò rỉ nghiêm trọng. Khi giá trị pH nằm trong khoảng 8,5–8,8 thì tỷ lệ ăn mòn của đồng sẽ ở mức thấp nhất. Còn đối với thép carbon, giá trị pH cần phải lớn hơn hoặc bằng 9,5. Giá trị pH của nước cấp cho lò hơi quá cao, gây ra hiện tượng ăn mòn ống đồng. 5. Chất liệu và quy trình sản xuất kém: Chất liệu ống không tốt, độ dày thành ống không đồng đều; ống có những khiếm khuyết ngay từ trước khi được lắp ráp; phần nối ống bị phồng quá mức; bề mặt ngoài của ống có các vết hư hại do kéo giãn. Những vấn đề này sẽ khiến ống bị hư hại nghiêm trọng khi máy trao đổi nhiệt phải hoạt động trong điều kiện bất thường. Biện pháp xử lý rò rỉ ở bộ trao đổi nhiệt kiểu ống. Các biện pháp xử lý sau khi xảy ra rò rỉ. Khi xảy ra rò rỉ, áp suất nước cấp sẽ giảm, dẫn đến lượng nước cung cấp cho lò hơi cũng giảm theo. Do đó, khi phát hiện ra rò rỉ ở hệ thống ống của bộ trao đổi nhiệt, cần ngay lập tức ngừng hoạt động của bộ trao đổi nhiệt, nhằm giảm số lượng ống bị hư hỏng và giảm mức độ tổn thương của chúng. Khi đơn vị máy ngừng hoạt động, cần kiểm tra xem liệu có rò rỉ ở bộ tăng áp hay không, và tìm cách khắc phục tình trạng đó. Đối với tình trạng rò rỉ ở các cổng kết nối, cần phải gỡ bỏ lớp kim loại được hàn trước đó, sau đó hàn lại và tiến hành xử lý nhiệt thích hợp để loại bỏ các ứng suất nhiệt. Đối với tình trạng rò rỉ ở chính ống dẫn, cần xác định rõ nguyên nhân và vị trí rò rỉ, sau đó chọn phương pháp phù hợp để chặn hai đầu ống lại. Dù sử dụng phương pháp chặn ống nào, để đảm bảo chất lượng việc chặn ống, phần đầu của ống cần được xử lý kỹ lưỡng. Các bộ phận như tấm ống, lỗ ống cần phải được làm cho tròn trịa và sạch sẽ, để có thể tạo ra mặt tiếp xúc tốt với phần nắp chặn ống. Khi có vết nứt hoặc hiện tượng mài mòn ở điểm kết nối giữa ống và tấm đỡ ống, cần phải loại bỏ phần vật liệu ống ban đầu cùng lớp kim loại hàn ra, để phần nắp đậy có thể tiếp xúc chặt chẽ với tấm đỡ ống. Biện pháp ngăn ngừa rò rỉ ở bộ trao đổi nhiệt 1. Biện pháp ngăn ngừa rò rỉ ở các đầu ống. Ngoài việc phải có tấm ống với độ dày phù hợp trong quá trình sản xuất, cùng với công nghệ gia công lỗ ống, phủ lớp kim loại bảo vệ, kết nối ống bằng phương pháp nối siết hoặc hàn hiệu quả, thì trong quá trình vận hành, tốc độ tăng/giảm nhiệt độ của bộ trao đổi nhiệt khi khởi động và ngừng hoạt động cũng cần được kiểm soát sao cho không vượt quá giới hạn cho phép. Ở phía nước, cần có van an toàn để ngăn chặn tình trạng áp suất quá cao. Trong quá trình bảo trì, cần áp dụng đúng các phương pháp niêm phong ống. Biện pháp ngăn ngừa rò rỉ của chính 2 ống dẫn; Biện pháp ngăn ngừa sự ăn mòn do dòng chảy mạnh; Hạn chế tốc độ dòng hơi hoặc chất lỏng trên bề mặt vỏ ống, đồng thời ngăn chặn hiện tượng sủi bọt trong các đoạn làm lạnh ； Hơi ở đầu ra của giai đoạn làm mát bằng hơi phải có độ quá nhiệt còn lại đủ lớn ； Tấm chắn xung động cần được gắn chắc chắn, có diện tích đủ lớn và làm từ vật liệu tốt ； Duy trì mực nước ở phía vỏ ở mức bình thường, cấm vận hành khi mực nước quá thấp hoặc không có nước. Biện pháp ngăn chặn rung động ống: Lắp đặt cửa an toàn ở phía hơi nước của bộ gia nhiệt ； Hạn chế tốc độ dòng hơi hoặc chất kỵ nước ở phía vỏ ； Khoảng cách giữa các ống phải đủ lớn; điều này vừa giúp giảm tốc độ dòng chất lỏng bên ngoài vỏ ống, vừa giảm nguy cơ các ống va chạm vào nhau gây hư hại: đồng thời cũng giúp kiểm soát chiều dài của phần ống không bị giới hạn. Các biện pháp ngăn ngừa sự ăn mòn ở đầu vào nước của ống dẫn. Tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong ống không chỉ ảnh hưởng đến giá trị hệ số truyền nhiệt bằng con đường truyền nhiệt cưỡng bức, mà còn ảnh hưởng đến trở kháng nhiệt do bụi bẩn gây ra; từ đó ảnh hưởng đến giá trị tổng hệ số truyền nhiệt. Việc chọn tốc độ dòng chảy phù hợp rất quan trọng. Khi hạn chế tốc độ dòng nước cấp, khi một số bộ trao đổi nhiệt không hoạt động được, hoặc khi có quá nhiều ống trong bộ trao đổi nhiệt bị tắc, thì tốc độ dòng chảy bên trong các ống sẽ tăng lên đáng kể. Trong trường hợp này, cần để một phần nước cấp đi qua đường vòng vào lò hơi, hoặc giảm tải của đơn vị máy móc. Biện pháp ngăn chặn ăn mòn: Loại bỏ các ứng suất. Các ứng suất có thể xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như ứng suất tác động từ bên ngoài, ứng suất dư, ứng suất do quá trình hàn, cũng như ứng suất sinh ra từ các sản phẩm ăn mòn. Khi lựa chọn vật liệu, cần thiết kế hệ thống sao cho không sử dụng đồng; điều này sẽ giúp ích cho việc bảo vệ toàn bộ hệ thống khỏi sự ăn mòn, đồng thời giúp kiểm soát chất lượng hơi nước ； Cần có hệ thống xả khí hoàn chỉnh. Khi kết nối các ống dẫn, thông thường không nên sử dụng cách kết nối nối tiếp từng bước, nhằm tránh tình trạng khí không ngưng tụ tích tụ trong các bộ trao đổi nhiệt có áp suất thấp ； Đảm bảo hệ thống xả khí hoạt động bình thường. Khi khởi động, cần loại bỏ hết không khí trong phần nước và phần hơi nước. Chất lượng nước cấp cũng cần đạt tiêu chuẩn ； Khi xuất xưởng, cần có các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn hiệu quả, nhằm ngăn chặn sự ăn mòn trong quá trình lưu trữ và vận chuyển. Đối với các bộ trao đổi nhiệt làm từ ống thép carbon, người ta thường sử dụng khí nitơ để bảo vệ cả phía hơi nước lẫn phía nước ； Khi bộ trao đổi nhiệt ngừng hoạt động, thường sẽ áp dụng các biện pháp chống ăn mòn tùy vào thời gian ngừng hoạt động: có thể sử dụng nước, hơi nước hoặc nitơ để bảo vệ bộ trao đổi nhiệt. Đồng thời, cần điều chỉnh giá trị pH của nước khử oxy ở phía nước, nhằm tăng khả năng bảo vệ bộ trao đổi nhiệt. Biện pháp phòng ngừa rò rỉ ống do chất liệu và quy trình sản xuất kém. Độ dày thành ống cần ít nhất 2,0 mm để nâng cao khả năng chống mài mòn. Trước khi lắp ráp, cần tiến hành kiểm tra từng ống bằng phương pháp kiểm tra rò rỉ, thử nghiệm áp suất nước, v.v ； Ống dẫn cần được xử lý nhiệt, không được có khuyết tật nhìn thấy được ； Các lỗ ống trên tấm ống cần phải có độ nhám, độ chính xác và mức độ đồng tâm nhất định; các cạnh của lỗ ống cũng cần được làm mịn, không được có gờ thừa. Ngăn tắc ống một cách dự phòng. Thực hiện việc ngăn tắc ống một cách chủ động. Khuyến nghị nên tạo ra những lỗ dẫn đường có kích thước phù hợp trên bảng ống, trong lúc chặn một phần các ống lại. Điều này giúp giảm tốc độ dòng chảy của nước cấp, từ đó giảm nguy cơ ăn mòn. Phương pháp này đã được áp dụng tại nhiều nhà máy điện trong và ngoài nước, và đã chứng minh rằng nó có thể giúp kéo dài tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt, đồng thời giảm số lần rò rỉ xảy ra. Lựa chọn quy trình: Trong bộ trao đổi nhiệt, việc xác định loại chất lỏng nào sẽ chảy trong ống và loại nào sẽ chảy trong vỏ bộ trao đổi nhiệt có thể dựa vào các nguyên tắc sau: a) Những chất lỏng không sạch hoặc dễ bị kết tủa thành cặn nên được cho chảy qua phía dễ vệ sinh hơn. Đối với bộ ống thẳng, các chất trên thường nên di chuyển bên trong ống. Tuy nhiên, khi bộ ống có thể được tháo ra để vệ sinh, thì các chất đó cũng có thể di chuyển bên ngoài ống. b) Những chất lỏng cần tăng tốc độ dòng chảy để nâng cao hệ số truyền nhiệt bằng con đường đối lưu thì nên được dẫn chảy bên trong ống. Bởi vì diện tích mặt cắt ngang bên trong ống thường nhỏ hơn so với diện tích mặt cắt ngang giữa các ống; hơn nữa, việc sử dụng nhiều ống song song cũng giúp tăng tốc độ dòng chảy. c) Các vật liệu có tính ăn mòn nên được đưa qua trong các ống; như vậy, vỏ thiết bị có thể được chế tạo từ các vật liệu thông thường. Chỉ có ống, tấm ống và nắp đậy mới cần được làm từ các vật liệu chống ăn mòn. d) Các vật liệu có áp suất cao sẽ chảy bên trong ống; nhờ đó, lớp vỏ bên ngoài không cần phải chịu áp suất cao. e) Các vật liệu có nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp nên được vận chuyển qua ống, nhằm giảm thiểu sự mất nhiệt. Tất nhiên, nếu muốn tăng hiệu quả tản nhiệt, người ta cũng có thể để các vật liệu có nhiệt độ cao chạy qua đường ống bên ngoài. f) Hơi nước thường được đưa vào phần vỏ, bởi vì cách này giúp dễ dàng loại bỏ chất lỏng ngưng tụ. Hơn nữa, hơi nước khá sạch, và hệ số truyền nhiệt do hiện tượng đối lưu của nó cũng ít phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy. g) Các chất lỏng có độ nhớt cao thường chảy trong không gian bên ngoài ống. Khi chúng chảy trong khu vực có các tấm chắn, mặt cắt ngang của dòng chất lỏng và hướng dòng chảy liên tục thay đổi. Ở giá trị Re thấp (Re lớn hơn 100), hiện tượng tuần hoàn đã xảy ra, điều này giúp tăng hệ số truyền nhiệt bức xạ của chất lỏng bên ngoài ống.