Bồn Khử Khí (Deaerator) Cho Lò Hơi: Cấu Tạo, Nguyên Lý & Lợi Ích

Trong các hệ thống lò hơi công nghiệp, bồn khử khí (deaerator) đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị khỏi ăn mòn và kéo dài tuổi thọ vận hành. Phần lớn sự cố rỗ ống, thủng balong hay xuống cấp đường hơi – nước ngưng đều bắt nguồn từ một nguyên nhân ít được chú ý: khí oxy và CO₂ hòa tan trong nước cấp. Bồn khử khí chính là giải pháp xử lý tận gốc vấn đề này trước khi nước được bơm vào lò.

Bài viết trình bày bồn khử khí là gì, nguyên lý và cấu tạo, lợi ích cụ thể khi lắp đặt, cùng tiêu chuẩn chế tạo – kiểm định mà một thiết bị chịu áp như bồn khử khí bắt buộc phải đáp ứng tại Việt Nam.

1. Bồn khử khí là gì? Vì sao nước cấp lò hơi cần khử khí

Bồn khử khí, hay bình khử khí (deaerator), là bình chứa nước cấp có áp được lắp trong hệ thống hâm – cấp nước, trước khi nước được bơm vào lò sinh hơi. Thiết bị đảm nhận đồng thời nhiều chức năng:

• Tách và loại bỏ khí không ngưng (O₂, CO₂) hòa tan trong nước cấp.
• Gia nhiệt nước bù và nước ngưng hồi lưu lên gần nhiệt độ bão hòa.
• Phối trộn đều ba nguồn cấp: nước bù, nước ngưng và hơi flash.
• Dự trữ một lượng nước cấp đã xử lý cho bơm cấp lò.

Lý do khử khí là bắt buộc nằm ở bản chất hóa học. Thân lò, ống trao đổi nhiệt và đường ống của hệ thống hơi chủ yếu làm bằng thép carbon. Oxy hòa tan phản ứng với sắt tạo thành oxit sắt – hiện tượng rỗ do oxy (pitting), thường xảy ra mạnh nhất tại mặt phân pha nước – hơi. CO₂ hòa tan kết hợp với nước tạo thành axit carbonic, làm giảm pH và ăn mòn đường ống hơi – nước ngưng. Nếu không loại bỏ trước, hai loại khí này âm thầm phá hủy thiết bị từ bên trong, làm giảm tuổi thọ và hiệu suất lò hơi.

2. Nguyên lý hoạt động của bồn khử khí

Bồn khử khí công nghiệp hoạt động theo nguyên lý khử khí bằng nhiệt, dựa trên định luật Henry – Dalton: độ hòa tan của một chất khí trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng và khi áp suất riêng phần của khí đó trên bề mặt nước giảm.

Trong bồn, hơi gia nhiệt được trích từ lò hơi và sục từ dưới lên, gia nhiệt nước cấp đến gần nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất làm việc – thường ở khoảng 104–107 °C. Khi đó, oxy và CO₂ tách ra khỏi nước, di chuyển lên đỉnh bồn và được xả ra ngoài qua van xả khí (hoặc ejector). Dòng hơi sục lên đồng thời cuốn theo khí, đẩy áp suất riêng phần của O₂ trên mặt thoáng xuống thấp, giúp quá trình thoát khí diễn ra triệt để.

Một bồn khử khí thiết kế tốt có thể giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước cấp xuống mức rất thấp, khoảng 7 ppb (0,05 cc/l); phần oxy dư còn lại được xử lý nốt bằng hóa chất khử oxy. Đây là sự kết hợp giữa khử khí cơ – nhiệt (chính) và hóa học (bổ trợ), thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào hóa chất.

3. Cấu tạo và phân loại bồn khử khí

Một bồn khử khí điển hình gồm hai phần liền khối:

• Bồn tách khí (dome tank) phía trên: nơi nước cấp được phân tán thành màng/giọt nhỏ qua khay hoặc đầu phun để tăng diện tích tiếp xúc với hơi, giúp khí thoát nhanh.
• Bồn chứa nước cấp phía dưới: chứa nước đã khử khí, cấp cho bơm cấp lò.

Kèm theo là hệ thống đường hơi gia nhiệt, đường nước bù – nước ngưng – hơi flash, van xả khí và các thiết bị đo – kiểm soát mức, nhiệt độ.

Theo cách phân tán nước, bồn khử khí có hai dạng phổ biến:

• Kiểu phun (spray-type): nước được phun thành các tia mịn vào không gian chứa hơi.
• Kiểu khay (tray-type): nước chảy qua nhiều tầng khay đục lỗ, tạo màng mỏng tiếp xúc với hơi đi ngược chiều.

Nhiều thiết kế kết hợp cả hai (phun – khay) để tối ưu hiệu quả khử khí. Việc lựa chọn kiểu nào và kích thước bồn phụ thuộc vào công suất lò, lưu lượng nước cấp và đặc tính nguồn nước của từng nhà máy – đây là phần cần tính toán riêng theo từng dự án.

4. Lợi ích khi lắp đặt bồn khử khí

Lắp bồn khử khí mang lại lợi ích trên cả ba phương diện: độ bền thiết bị, chi phí vận hành và an toàn.

• Giảm ăn mòn, kéo dài tuổi thọ thiết bị: đưa oxy hòa tan về mức ~7 ppb giúp hạn chế rỗ ống lò, ăn mòn balong và đường ống hơi – nước ngưng – những hư hỏng tốn kém và khó sửa nhất.
• Giảm chi phí hóa chất xử lý: vì phần lớn oxy đã được loại bỏ bằng nhiệt, lượng hóa chất khử oxy cần châm giảm đáng kể so với hệ thống chỉ dùng hóa chất.
• Tiết kiệm nhiên liệu: nước cấp đã được gia nhiệt sẵn lên 104–107 °C khi vào lò, giảm chênh lệch nhiệt độ cần bù, qua đó nâng hiệu suất chung của hệ thống. Đây là một mắt xích trong bài toán tối ưu hiệu suất lò hơi tổng thể của nhà máy.
• Chống sốc nhiệt: nước nóng vào lò giúp tránh chênh lệch nhiệt độ đột ngột giữa nước cấp và nước lò – nguyên nhân gây ứng suất nhiệt, nứt mối hàn theo thời gian.
• Ổn định nước cấp: phối trộn đều nước bù, nước ngưng và hơi flash, cho nguồn nước cấp đồng nhất về nhiệt độ và chất lượng.

Bồn khử khí hoạt động hiệu quả nhất khi đi cùng khâu làm mềm nước cấp lò hơi phía trước và một chương trình xử lý nước cấp lò hơi bài bản, thay vì là một thiết bị đơn lẻ.

5. Tiêu chuẩn chế tạo và kiểm định bồn khử khí

Bồn khử khí làm việc dưới áp suất nên được xếp vào nhóm thiết bị chịu áp lực – điều mà nhiều đơn vị bỏ qua khi chỉ “lắp” bồn mua sẵn. Tại Việt Nam, thiết kế – chế tạo và sử dụng thiết bị này phải tuân thủ:

• QCVN 01:2008/BLĐTBXH – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động nồi hơi và bình chịu áp lực.
• TCVN 8366:2010 – Bình chịu áp lực: Yêu cầu thiết kế và chế tạo.
• TCVN 6008:2010 – Thiết bị áp lực: Mối hàn – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra (NDT).

Về vận hành, bồn khử khí thuộc danh mục thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn (Thông tư 36/2019/TT-BLĐTBXH) và phải kiểm định kỹ thuật an toàn theo QTKĐ 01:2016/BLĐTBXH. Việc chế tạo đúng chuẩn thiết bị áp lực ngay từ đầu giúp nhà máy thuận lợi khi kiểm định và đảm bảo an toàn lâu dài cho người vận hành.

6. Fansipan Vina thiết kế và chế tạo bồn khử khí

Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cơ khí chế tạo nồi hơi và thiết bị áp lực, Fansipan Vina thiết kế và chế tạo bồn khử khí cho lò hơi công nghiệp theo đúng chuẩn bình chịu áp lực, với kích thước và kiểu phân tán nước phù hợp công suất từng hệ thống. Là đơn vị tự chế tạo thiết bị áp lực, chúng tôi kiểm soát được chất lượng vật liệu, mối hàn và quá trình thử áp – chứ không đơn thuần phân phối thiết bị có sẵn.

Bồn khử khí của chúng tôi được tích hợp như một phần trong giải pháp năng lượng nhiệt thông minh cho nhà máy: tận dụng nước ngưng và hơi flash, tối ưu nhiệt độ nước cấp theo nhu cầu vận hành thực tế của dây chuyền. Fansipan Vina cũng nhận thiết kế bổ sung bồn khử khí khi cải tạo, nâng cấp lò hơi hiện hữu cho các nhà máy cần nâng cấp chất lượng nước cấp.

Để được tư vấn lựa chọn và báo giá bồn khử khí phù hợp với hệ thống lò hơi của mình, quý khách vui lòng liên hệ Fansipan Vina qua hotline 0888 294 499 (Zalo/Call) hoặc email fansipanvina@fsp.com.vn.