ĐỒ án THIẾT bị đo tự động hóa

Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Tiểu luận thiết bị đo và điều khiển thiết bị công
nghiệp

Đề tài: Thiết kế hệ thống cấp nước lò hơi cho nhà máy
cơng nghiệp
Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:

VÕ HUY HỒN
ĐẶNG MINH HÙNG - 1781410115
D12-CNTD-CLC

Hà Nội, 06/2021

1


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 4
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI..................................................................5
1.1. Lịch sử phát triển................................................................................................5
1.2. Cấu tạo của lò hơi...............................................................................................7
1.3. Nguyên lý hoạt động...........................................................................................8
1.4. Phân loại lò hơi...................................................................................................9
1.5. Ứng dụng..........................................................................................................13
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP..........15
2.1. Phương pháp cơ học..........................................................................................15
2.1.1. Phương pháp lắng......................................................................................15
2.1.2. Phương pháp lọc........................................................................................15
2.2. Phương pháp hóa học........................................................................................16
2.2.1. Keo tụ.........................................................................................................16
2.2.2. Khử trùng...................................................................................................16
2.3. Các phương pháp đặc biệt.................................................................................17
2.3.1. Khử sắt.......................................................................................................17
2.3.2. Khử mangan...............................................................................................18
2.3.3. Khử mùi và vị trong nước..........................................................................18
2.3.4. Làm mềm nước..........................................................................................19
CHƯƠNG III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.............................................................20
3.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ.........................................................................................20
3.1.1 Lưu lượng nước cấp cho lò hơi...................................................................20
3.1.2 Nguồn nước................................................................................................20
3.2. PHƯƠNG ÁN 1................................................................................................22
3.2.1. Đề xuất công nghệ......................................................................................22
3.2.2. Thuyết minh công nghệ..............................................................................24
3.3. PHƯƠNG ÁN 2................................................................................................25
3.3.1. Đề xuất công nghệ.........................................................................................25

3.3.2. Thuyết minh cơng nghệ..............................................................................29
CHƯƠNG IV. TÍNH TỐN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO LỊ HƠI..............31
4.1. THƠNG SỐ TÍNH TỐN................................................................................31
4.2. TÍNH TỐN.....................................................................................................31
4.2.1. Giai đoạn 1.................................................................................................31
4.2.2. Giai đoạn 2.................................................................................................33
2


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

CHƯƠNG V. KẾT LUẬN.........................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................37

3


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

MỞ ĐẦU
Đất nước ngày càng phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, vì vậy
năng lượng là một phần khơng thể thiếu trong q trình phát triển cơng nghiệp
và hiện đại hóa đất nước. Năng lượng ngồi việc dùng để phục vụ sản xuất
trong các nhà máy xí nghiệp nó cịn được dùng cho các khu vực vui chơi giải

trí, dịch vụ công cộng và nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của mỗi con người. Năng
lượng dưới dạng nhiệt năng trong sản xuất và tiêu dùng thì việc sinh hơi có một
vai trị quan trọng. Nhiệt năng được tạo ra là do nước đi vào lò hơi hấp thụ nhiệt
của quá trình đốt nhiên liệu sinh ra tạo thành hơi nước. Hơi nước đi qua bộ
phận hóa nhiệt nâng cao nhiệt độ. Nếu chất lượng nước đầu vào không tốt cịn
lẫn tạp chất khơng đảm bảo chất lượng thì sau một thời gian vận hành cặn trong
nước sẽ bám vào thành ống và các thiết bị. Cặn bám ở thành ống và các thiết bị
sẽ làm tăng chi phí vận hành do tiêu hao nhiên liệu đốt đồng thời nó cũng làm
cho thiết bị dễ bị ăn mòn do quá trình oxy hóa và sinh ra cặn mới, đây là điều
khơng mong muốn trong q trình vận hành lị hơi vì dể gây ra sự cố nghẹt và
nổ lị hơi. Chính vì những vấn đề nêu trên nên em chọn đề tài: “Thiết kế hệ
thống cấp nước lò hơi cho nhà máy cơng nghiệp”.
Trong q trình thực hiện chun đề, chúng em đã nỗ lực hết sức, tuy nhiên sẽ
không tránh khỏi những thiếu sót và những nội dung trình bày trong quyển báo
cáo này là những hiểu biết và những thành quả của chúng em đạt được trong
suốt quá trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Võ Huy Hoàn.

4


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LỊ HƠI
Lị hơi cơng nghiệp hay cịn gọi là nồi hơi, là thiết bị sản xuất ra hơi nước cung
cấp cho các thiết bị máy móc khác, hoặc, loại lị hơi đơn giản, thì cung cấp hơi
trực tiếp phục vụ đời sống con người.

Hình 1. Lị hơi có cấu tạo đặc biệt phù hợp với nhiều ngành cơng nghiệp.
Hơi này được cung cấp cho các q trình sản xuất cơng nghiệp như gia nhiệt
cho khơng khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy dệt, sản
xuất đường, hóa chất, rượu bia và nước giải khát… trong trường hợp này hơi sử
dụng được gọi là hơi bão hịa (Saturated Steam).
Ngồi ra, trong cơng nghệ cao, các nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi để vận
hành máy phát điện thì hơi được sử dụng được gọi là hơi quá nhiệt
(Superheated Steam). Tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng của từng công nghệ khác
nhau mà đơn vị sử dụng có thể lựa chọn Lị hơi thích hợp với từng nhà máy.

5


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

1.1. Lịch sử phát triển.
Ngày nay, hình như ở đâu nhu cầu năng lượng cũng được vận dụng vào đời
sống và sản xuất, nó ngày càng được sử dụng và ứng dụng rộng rãi, trong đó
nguồn năng lượng để chuyển hóa thành nhiệt năng là chủ yếu. Như vào những
năm 1989, năng lượng sản xuất trến toàn thế giưới chiểm khoảng 3,58 x 10 5 KJ,
trong đó 39,2% từ dầu mỏ và khí hóa lỏng, 27,4% từ than đá 19,8% từ thiên
nhiên 5,6% từ năng lượng nguyên từ, như vậy 92% năng lượng trên thể hiện
dưới dạng nhiệt năng. Việc sử dụng năng lượng dưới dạng nhiệt năng trong sản
xuất và tiêu dùng thì việc sinh hơi có một vai trị quan trọng.

Hình 2. Lị hơi sử dụng cho động cơ hơi nước.
Việc sản xuất sử dụng hơi đã có từ lâu. Từ những chiếc chong chóng hơi –

aelopile – do nhà toán học Hero người Hi Lạp chế tạo ra từ những năm
200TCN, chiếc xe quay bằng hơi nước của người Ý tên Brance chế tạo từ năm
1600 thì năm 1680, Densi Papin chế tạo lị hơi có áp suất dùng trong chế biến
thực phẩm. Đến năm 1698, Thomas Savery được cấp bằng sáng chế về hệ thống
bơm nước bằng hơi. Năm 1690, máy hơi nước đầu tiên được chế tạo theo ý
6


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

tưởng của Papin và hoàn thiện bởi Thomas Savery và John Cowly vào năm
1711. Lúc đó máy hơi và lị hơi đi liền với nhau. Đến năm 1769, một cơng nhân
cơ khí người Anh, James Watt chế tạo ra nồi hơi kieeurtao xe tách khỏi động cơ
từ. Đáng chú ý hơn là năm 1804, lò hơi dạng như hiện nay được thiết kế bởi
Trevithick, than hình trụ, đáy trịn, chịu được áp suất cao.
1.2. Cấu tạo của lò hơi.
Các thành phần cơ bản của Lị hơi:
+ Cụm sinh hơi: Có nhiều dạng khác nhau tùy vào kiểu đốt, nhiên liệu đốt để
thiết kế khác nhau (dạng ống nước hai ba lông, dạng tổ hợp ống nước ống lửa,
dạng ống lửa, …).
+ Buồng đốt (sẽ được thiết kế đồng bộ với cụm sinh hơi): Bộ phận này là phần
không thể tách rời của cụm sinh hơi, là nơi để đốt cháy nhiên liệu cung cấp
nhiệt cho q trình hóa hơi.
+ Phần đi lị gồm các bộ phận chính: bộ hâm nước, bộ sấy khơng khí, lọc bụi
khơ, lọc bụi ướt, ống khói.
+ Bộ phận cấp liệu.
+ Bộ Phận cấp nước.

+ Các thiết bị phụ trợ khác (Bơm, Van, Quạt, Thiết bị an toàn, …).

7


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Hình 3. Lị hơi (nồi hơi).

1.3. Ngun lý hoạt động.

Hình 4. Sơ đồ ngun lý hoạt động lị hơi.
Lị hơi nhìn chung rất phức tạp và có nhiều thiết bị đi kèm nhưng lị hơi lại có
ngun lý hoạt động khá đơn giản. Mọi hoạt động chủ yếu dựa vào quy trình
tạo nhiệt lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, sau đó nhiệt lượng gia
nhiệt nước nóng biến thành nhiệt năng của hơi nước. Nước cấp được bơm hút
tuần hoàn qua bể chứa nước và được bơm liên tục vào nồi hơi.
Bộ phận buồng đốt có chức năng đốt cháy nhiên liệu cho tới khi nguồn nhiệt
đạt tới ngưỡng 1600 – 2000 độ C. Khi đó nước bốc hơi tạo thành hơi nóng và
được đưa đi sử dụng như cung cấp cho các thiết bị trao đổi nhiệt, sấy, … sau
quá trình trao đổi nhiệt hoặc gia nhiệt thì hơi nóng sẽ mất năng lượng và sẽ bị
ngưng tụ thành dạng lỏng, khi đó nước ngưng nóng sẽ được đưa quay trở lại bể
cấp nước chứa nước cấp cho lò hơi.
Mặc dù nguyên lý hoạt động và cách sử dụng nồi hơi khơng hề khó nhưng nếu
khơng chú ý sử dụng đúng cách, hoặc vận hành lị hơi khơng đúng quy trình thì
8

Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

có thể dẫn đến tình trạng hư hỏng lị hơi hoặc nghiêm trọng hơn là cháy nổ lò
hơi.
Do nhiệt lượng và áp suất lò hơi rất cao nên các đơn vị sản xuất lò hơi lưu ý về
vấn đề đảm bảo an tồn trong suốt thời gian vận hành lị hơi, cũng như thường
xuyên kiểm định chất lượng lò hơi định kỳ. Để đảm bảo chất lượng nồi hơi
cũng như độ an toàn trong khi sử dụng điều đầu tiên khách hàng cần làm là
chọn mua nồi hơi chính hãng của các đơn vị sản xuất, cung ứng có uy tín, đáng
tin cậy.
Trong khi sử dụng cũng cần thường xuyên kiểm tra nồi hơi theo quy định định
kỳ, bảo dưỡng đúng lịch trình, chú ý phát hiện và sửa chữa các lỗi gặp phải dù
lớn hay nhỏ. Kiểm tra các thiết bị ống dẫn nước bên trong lò, thiết bị điều khiển
và van cơng nghiệp các loại được đặt trên lị hơi. Đặc biệt, nguồn nước sử dụng
cho nồi hơi phải dẫn qua hệ thống xử lý nước trước khi đưa vào lò, tránh sử
dùng trực tiếp nước giếng khoan, nước cứng rất dễ tích tụ lớp cặn dày gây nhiều
tình trạng xấu cho q trình sử dụng và chất lượng lị.
1.4. Phân loại lò hơi.
a. Lò hơi ống lửa (Fire Tube Boiler).

Hình 5. Lị hơi lửa.

9


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp

nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Với loại lị hơi này, khí nóng đi qua các ống và nước cấp cho lị hơi ở phía trên
sẽ được chuyển thành hơi. Lò hơi ống lửa thường được sử dụng với công suất
hơi tương thấp đến áp suất hơi trung bình. Do đó, sử dụng lị hơi dạng này là ưu
thế với tỷ lệ hơi lên tới 12.000kg/giờ và áp suất lên tới 18kg/cm 2. Các lị hơi
này có thể sử dụng với dầu, gas hoặc các nhiên liệu lỏng. Vì lí do kinh tế, các lị
hơi lửa nằm trong các hạng mục lắp đặt “trọn gói” (tức là nhà sản xuất sẽ lắp
đặt) đối với tất cả nhiên liệu.
b. Lị hơi ống nước (Water Tube Boiler).

Hình 6. Lị hơi ống nước.
Ở lò hơi nước, nước cấp qua các ống đi vào trong lị hơi. Nước được đun nóng
bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên lò hơi. Lò hơi dạng
này được lựa chọn khi nhu cầu hơi cao đối với nahf máy phát điện.
Phần lớn các thiết kế lò hơi ống nước hiện đại có cơng suất trong khoảng 4.500
– 120.000 kg/h, ở áp suất rất là cao. Rất nhiều lò hơi dạng này nằm trong hạng
mục lắp đặt “trọn gói” nếu nhà máy sử dụng dầu hoặc gas làm nhiên liệu. Hiện
cũng có loại thiết kế lò hơi ống nước sử dụng nhiên liệu rắn nhưng với loại này,
thiết kế “trọn gói” khơng thơng dụng.
Lị hơi ống nước có các đặc điểm sau:
10


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Sự thơng gió cưỡng bức, cảm ứng và cân bằng sẽ giúp nâng cao hiệu suất cháy.
Yêu cầu chất lượng nước cần phải có hệ thống xử lý nước phù hợp với công
suất nhiệt cao.

11


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

c. Lị hơi ngun cụm (Package Boiler)

Hình 7. Lị hơi ngun cụm.
Loại lị hơi này có tên gọi như vậy vì nó là một hệ thống trọn bộ. Khi được lắp
đặt tại nhà máy, hệ thống chỉ cần hơi, ống nước, cung cấp nhiên liệu và nối điện
để có thể đi vào hoạt động. Lị hơi trọn bộ thường có dạng vỏ sò với các ống lửa
được thiết kế sao cho đạt được tốc độ truyền nhiệt bức xạ và đối lưu cao nhất.
Hiệu suất cháy cao d nhu cầu sử dụng hệ thống thơng gió cưỡng bức. Q trình
nhiệt tốt hơn nhờ số lần khí đi qua lị hơi. Hiệu suất nhiệt cao hơn so với các
loại lò hơi khác.

12


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

1.5. Ứng dụng.
+ Lị hơi sử dụng trong ngành điện năng:

Hình 8. Lò hơi sử dụng quay tua bin gió.
Nhiệm vụ của Lò hơi trong ngành nhiệt điện là sản xuất hơi, tạo ra dịng hơi có
động năng cao để truyền động năng lên các cánh động của tua bin hơi làm quay
trục tua bin.
+ Lò hơi dùng trong ngành chế biến thực phẩm
Dùng hơi nước trong quá trình sản xuất các loại thực phẩm đóng hộp như: sữa,
thịt, rượu, bia, nước giải khát,… Những ngành chế biến thực phẩm thì họ ưa
chuộng nồi hơi đốt dầu, gas hơn so với các nhiên liệu khác bởi vì đốt gas, dầu
sản lượng hơi cao và ổn định, bên cạnh đó là yếu tố vệ sinh chất đốt và kho bãi.

Hình 9. Lị hơi trong nhà máy sản xuất rượu bia.
13


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

+ Lị hơi dùng trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, chế biến cao su, chế biến
gỗ, trong xây dựng cơ bản.

Hình 10. Sản xuất gỗ.
Trong sản xuất giấy sử dụng nguồn nhiệt hơi nước để hồ, nấu bột giấy, xeo giấy,
hấp giấy và sấy giấy. Trong ngành chế biến cao su: dùng hơi nước cho các lị

lưu hóa để hấp, sấy các công xưởng chế biến vỏ, ruột của xe đạp, xe gắn máy, ô
tô… Trong ngành chế biến gỗ dùng để làm ván ép, bảo dưỡng, xông, sấy gỗ,
hấp tẩm dầu cho cột gỗ. Trong ngành xây dựng dùng hơi nước để sấy khô
nhanh các cấu kiện bê tông, nhờ đó quay nhanh chu kỳ sản xuất và tăng
năng suất cao.
Phần lớn các đơn vị trong lĩnh vực này sử dụng nồi hơi đốt củi để tận dụng
nguồn phế liệu đầu ra có sẵn của họ.

14


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

CHƯƠNG II. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC CẤP
2.1. Phương pháp cơ học.
Dùng các cơng trình và thiết bị để làm sạch nước như: song chắn rác, lưới chắn
rác, lắng, lọc.
2.1.1. Phương pháp lắng.
Là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hồn thành q
trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra rất
phức tạp. Chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong q trình lắng, nước ln
chuyển động), các hạt cặn không tan trong nước là những tập hợp hạt khơng
đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và khơng ổn
định (ln thay đổi hình dạng kích thước trong q trình lắng).
Để nghiên cứu q trình lắng được thuận tiện, người ta đưa ra hai khái niệm cơ
bản quan trọng nhất trong lý thuyết lắng đó là: độ lớn thủy lực và đường kính

tương đương của hạt.
Các loại bể lắng: Theo phương trình chuyển động của dòng nước qua bể người
ta chia ra thành các loại bể:
Bể lắng ngang: nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể.
Bể lắng đứng: nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên.
Bể lắng li tâm: nước chuyển động từ trung tâm bể ra phía ngoài.
Bể lắng lớp mỏng: gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển động của lớp nước và
cặn: dòng chảy ngang, dòng chảy nghiêng và dòng chảy nghiêng ngược chiều.
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: lắng qua mơi trường hạt, nước chuyển động từ
dưới lên.
2.1.2. Phương pháp lọc.
Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất
định đủ để giữ lại tên bề mặt lớp vật liệu lọc hoặc giữa các khe hở của lớp vật
liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Trong dây chuyền xử lý nước ăn
uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Hàm
lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép
(nhỏ hơn hoặc bằng 3mg/l). Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít
lại, làm tốc độ lọc giảm dần. để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc,
15


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra
khỏi lớp vật liệu lọc. Bể lọc ln ln phải hồn ngun. Chính vì vậy q trình
lọc nước được đặc trưng bởi 2 thơng số cơ bản: tốc độ lọc và chu kì lọc. Phân
loại bể lọc: Để thực hiện q trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có

nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau.
2.2. Phương pháp hóa học.
Dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý như: keo tụ, khử trùng, ...
2.2.1. Keo tụ.
Trong nước thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần và kích thước
khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng biện pháp xử lý cơ học như lắng lọc
có thể loại bỏ được các cặn có kích thước lớn hơn 10-4mm. Cịn các hạt có kích
thước nhỏ hơn khơng thể tự lắng được, mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng.
Muốn loại bỏ các hạt cặn ở trạng thái lơ lửng, phải dùng biện pháp xử lý cơ học
kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản
ứng, để tạo ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt
cặn lơ lửng có trong nước, tạo thành các bơng cặn lớn hơn có trọng lượng đáng
kể, do đó các bơng cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống và bị giữ lại trong bể
lọc. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất phản ứng
thích hợp như: phèn nhơm Al2(SO4)3, phèn sắt FeSO4 hoặc loại FeCl3. Các dạng
phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.
2.2.2. Khử trùng.
Các phương pháp khử trùng nước: Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng
trong quá trình xử lý nước ăn uống, sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất
nhiều vi sinh vật và vi trùng. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi
qua bể lọc phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để triệt tiêu hoàn toàn các vi
trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có các biện pháp
khử trùng nước có hiệu quả như:
-Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh.
-Khử trùng bằng các tia vật lý.
-Khử trùng bằng phương pháp nhiệt.
-Khử trùng bằng các ion kim loại nặng.

16

Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng
các chất oxy hóa mạnh. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Cl.
* Khử trùng bằng ozon
Ozon là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối
với con người. Ở trong nước ozon phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và
ngun tử ozon có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo nên khả năng diệt mạnh hơn Clo
rất nhiều lần.
Ưu điểm: Dùng với liều lượng không lớn (0.75-1mg/l) đối với nước ngầm.
Thời gian tiếp xúc ngắn: 5 phút.
Khơng gây mùi khó chịu.
Nhược điểm: Hiệu suất của Ozonato thấp (10-15%). Nếu sản xuất 1kg O3 tiêu
tốn 30-40 kw/h điện.
* Khử trùng bằng tia tử ngoại:
Nguyên lý khử trùng diễn ra như sau: dùng các đèn bức xạ tử ngoại đặt trong
dịng chảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit
của các tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất vì thế
chúng bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước
khơng có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng.
Các phương pháp khử trùng khác:
-Khử trùng siêu âm.
-Khử trùng bằng phương pháp nhiệt.
-Khử trùng bằng ion bạc.
-Khử trùng bằng phương pháp vật lý: dùng các tia vật lý để khử trùng nước
bằng tia tử ngoại, sóng siêu âm, ...

2.3. Các phương pháp đặc biệt.
2.3.1. Khử sắt.
Trong nước thiên nhiên kể cả nước ngầm và nước mặt đều có chứa sắt. hàm
lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tùy thuộc vào từng loại nguồn nước, điều
kiện môi trường và nguồn gốc tạo thành chúng. Trong nước ngầm, sắt thường
tồn tại ở dạng ion, sắt có hóa trị 2(Fe 2+) là thành phần của muối hòa tan như:
bicacbonat Fe(HCO3)2, sulphat FeSO4. Hàm lượng sắt có trong nguồn nước
ngầm thường cao và phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới sâu.
17


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Nước có hàm lượng sắt cao làm cho nước có mùi tanh và có nhiều cặn bẩn màu
vàng, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất.
Vì vậy khi trong nước có hàm lượng sắt lớn hơn giới hạn cho phép thì phải tiến
hành khử sắt.
Hiện nay có nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, có thể chia làm 3
nhóm chính như sau:
-Khử sắt bằng phương pháp làm thống.
-Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất.
-Các phương pháp khử sắt khác: Khử sắt bằng trao đổi cation.
-Khử sắt bằng điện phân.
-Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật.
-Khử sắt ngay trong lòng đất.
2.3.2. Khử mangan.
Trên thực tế khử mangan trong nước ngầm thường được tiến hành đồng thời với

khử sắt. Trong nước ngầm mangan thường tồn tại ở dạng Mn 2+ hịa tan hoặc có
thể ở dạng keo khơng tan. Khi mangan bị oxy hóa sẽ chuyển về dạng Mn3+ và
Mn4+ ở dạng hydroxit kết tủa.
Các phương pháp khử mangan:
-Khử mangan bằng phương pháp làm thống.
-Khử mangan bằng phương pháp dùng hóa chất.
-Khử mangan bằng phương pháp sinh học.
2.3.3. Khử mùi và vị trong nước.
Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều có mùi và vị, nhất là mùi. Theo nguồn
gốc phát sinh thì mùi được chia làm hai lọai đó là mùi tự nhiên và mùi nhân tạo.
Ngồi mùi nước cịn có thể có những vị khác nhau như: mặn, đắng, chua, cay...
Theo tiêu chuẩn nước ăn uống, sinh hoạt thì nước khơng được có mùi vị, vì vậy
cần tiến hành khử mùi vị.
Thơng thường các quá trình xử lý nước đã khử hết mùi và vị có trong nước. Chỉ
áp dụng khi nào các biện pháp trên không đáp ứng được yêu cầu cần khử mùi,
vị thì mới áp dụng các biện pháp khử mùi vị độc lập. Một số biện pháp khử mùi
vị thơng thường:
-Khử mùi bằng làm thống
18


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

-Khử mùi bằng các chất oxy hóa mạnh
-Khử mùi bằng phương pháp dùng than hoạt tính
2.3.4. Làm mềm nước.
Làm mềm nước hay khử độ cứng trong nước là khử các loại muối Ca và Mg có

trong nước.
Các phương pháp làm mềm nước:
-Phương pháp nhiệt.
-Phương pháp hóa học.
-Phương pháp trao đổi ion.
Trong ba biện pháp xử lý nước cấp trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháo
xử lý nước cơ bản nhất. có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý một cách độc lập
hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao
hiệu quả xử lý nước. Trong thực tế để đạt mục đích xử lý một nguồn nước nào
đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết
hợp của nhiều phương pháp.

19


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

CHƯƠNG III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
3.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ.
3.1.1 Lưu lượng nước cấp cho lò hơi.
Yêu cầu nước cấp cho lò hơi của nhà máy điện lực Hiệp Phước hiện nay là 600
m3/ngđ. Trong tương lai nhà máy mở rộng thêm sản xuất vì vậy lượng nước cấp
cho lị hơi trong tương lai là 800m3/ngđ. Chọn thời gian làm việc của trạm xử lý
nước cấp là 8h/ ngày. Vậy Qtk = 100 m3/h.
3.1.2 Nguồn nước.
Nguồn nước cấp đầu vào trạm xử lý là nguồn nước được cung cấp bởi Công ty
cổ phần KCN Hiệp Phước (công ty lấy nước từ nguồn nước máy của TP. Hồ

Chí Minh). Yêu cầu nguồn nước cấp vào trạm xử lý phải đảm bảo đạt tiêu
chuẩn nước dùng cho sinh hoạt.
Thành phần nước cấp và tiêu chuẩn cấp nước cho lị hơi được trình bày trong
bảng 3.1.

20


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Bảng 3.1 Thành phần nước thủy cục và tiêu chuẩn nước cấp cho lò hơi.
Chỉ

Đơn

Chất lượng

Tiêu chuẩn cấp nước

tiêu

vị

nước thủy

cho lò hơi (TCVN-2007

pH
Độ

TCU

cục
6,55
15

mục 9.6.2)
8,8 ~ 9,3
-

màu
Độ

NTU

2

-

đục
TDS
Na+
Ca2+
Mg2+
Al3+
ClSO42-

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

217
41
12
12
0,01
66,5
10,5

< 0,15
-

HCO3-

mg/l

58,5

-

SiO2
CO2

mg/l
mg/l

15
120

-

tự do
Cl2
mg/l
1
Dựa vào Bảng 3.1 cho thấy tiêu chuẩn của tổng chất rắn hoà tan (TDS) có trong
nước cấp cho lị hơi chỉ có 0,15 mg/l, mà trong thành phần của nước cấp đầu
vào trạm xử lý TDS có đến 216 mg/l (có chứa rất nhiều các ion hịa tan như:
Na+, Ca2+, Cl-,…). Vì vậy để đảm bảo chất lượng nước cấp cho lị hơi thì phải
loại các ion hòa tan xuống tiêu chuẩn cho phép hay nói cách khác là giảm TDS
xuống mức cho phép.
3.2. PHƯƠNG ÁN 1.
3.2.1. Đề xuất cơng nghệ.
Lị hơi của nhà máy điện lực Hiệp Phước cần chất lượng nước cao (như trình
bày trong Bảng 3.1) Để đảm bào nước cấp cho lị hơi với nồng độ TDS 0,15
mg/l thì hiệu quả xử lý qua từng công nghệ trong phương án 1 này là 95%.
Các chỉ tiêu và hiệu quả xử lý được trình bày trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2 Các chỉ tiêu và hiệu quả cần xử lý.
21


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

ST
T
1

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Hạng mục

Nhiệm

Bộ lọc áp lực

vụ
Lọc

2

Chỉ tiêu (mg/l)
Vào
Ra
-

-

Lọc tinh kích

cặn
Lọc

-

-

3

thước 5 m
Lọc tinh kích

cặn
Lọc

-

-

4

thước 1 m
Màng
lọc

cặn
Giảm

217

10,85

thẩm

thấu

TDS

ngược (RO)
Cột trao đổi

Khử

TDS

TDS

hỗn hợp bậc

khống

=

=

10,85
TDS

0,54
TDS

=

<

5

6

1
Cột trao đổi

Khử

hỗn hợp bậc

khống

2
0,54
0,15
Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước cấp cho lị hơi cao áp theo phương án 1 được trình
bày trong Hình 3.1.

22


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

Nước thủy cục

Nước rửa lọc

Bộ lọc
Áp lực

Độ đục 2NTU

Bể chứa
Độ đục <2NTU
Nguồn tiếp nhận

Bể chứa nước sau lọc

Lọc tinh
Kích thước 5 m

Lọc tinh
Kích thước 1 m
=95%

Màng lọc
Thẩm thấu ngược

ion = 216 mg/l

ion = 10,78mg/l

Nước thải

Bể chứa

Phục vụ cho tưới cây và
sinh hoạt nhà máy

Bể chứa nước sau lọc
thẩm thấu ngược
=95%
ion = 10,78 mg

Nước từ quá trình tái sinh

Bể trao đổi
Hỗn hợp

Tái sinh NaOH 3%,
HCl 3%

ion = 0,53mg/l

=95%

Bể trung hòa

ion = 0,53mg/l
Tái sinh NaOH 3%,
HCl 3%

Bể trao đổi
Hỗn hợp

TDS ≤ 0,15g/l

Nước khử khống

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ theo phương án 1

23

Nguồn tiếp
nhận


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

3.2.2. Thuyết minh công nghệ.
Nước từ bể chứa nước của nhà máy điện lực Hiệp Phước được bơm vào bể
chứa nước của trạm xử lý nước cấp cho lò hơi. Nhiệm vụ của bể chứa trong
trạm xử lý là dự trữ nước cho hệ thống xử lý nước cấp ở phía sau và dự trữ
nước cho quá trình rửa ngược của bể lọc áp lực. Nước từ bể chứa này được bơm
vào bể lọc áp lực, tại bể lọc áp lực các cặn lơ lửng có trong nước được giữ lại
đồng thời tại đây cũng loại bỏ Cl2 tự do có trong nước. Mặt dù nguồn nước đầu
vào khá tốt nhưng vẫn cịn lẫn một ít vật huyền phù kích thước nhỏ. Nếu đưa
các hạt li ti huyền phù vào trao đổi ion thì sẽ làm bẩn rất nhanh màng RO và
nhựa của trao đổi ion, làm giảm khả năng trao đổi của ion vì vậy phải làm giảm
hàm lượng cặn trong nước bằng lọc áp lực. Bể lọc áp lực có vật liệu lọc là cát
thạch anh và than hoạt tính. Sau khi ra bể lọc áp lực nước được đưa vào bể

chứa. Nước từ bể chứa này sẽ được bơm vào lọc tinh với kích thước lỗ lọc 5
m, tại đây các cặn có kích thước lớn hơn 5 m sẽ được giữ lại. Sau đó nước
được tiếp tục đưa vào cột lộc tinh có kích thước lỗ lọc là 1 m. Tại cột lọc tinh
có kích thước lỗ lọc 1 m này, các cặn có kích thước lớn hơn 1 m sẽ được giữ
lại. Mục đích của việc sử dụng cột lọc 5 micromet rồi đến 1 micromet là làm
cặn có trong nước được loại bỏ triệt để giúp cho tuổi thọ của RO được cao (do
nước có nhiều cặn thì khi vào màng RO sẽ dễ bẩn màng và phải thay màng
thường xuyên, chi phí mua màng đắt hơn nhiều so với chi phí mua lõi lọc,
chính vì vậy cần có lọc 5 và 1 micromet).
Sau khi ra khỏi cột lọc 1m nước tiếp tục được đưa vào màng lọc thẩm thấu
ngược (RO). Màng lọc thẩm thấu ngược sử dụng đặc tính của màng bán thấm là
chỉ cho phép nước đi qua và giữ lại các ion Cl -, Na+, Ca2+… Màng lọc RO có
tác dụng loại bỏ TDS có trong nước. Thẩm thấu ngược là cách thức ngược lại
so với dòng nước chảy trong tự nhiên. Trong hệ thống lọc nước tinh khiết giải
pháp không phải là pha lỗng mơi trường nước với muối khống mà là giải
pháp tách nước tinh khiết ra khỏi môi trường nước nhiễm muối khống hay các
tạp chất ơ nhiễm khác. Một giải pháp trong thiết bị lọc này là thẩm thấu nước
ngay trong dịng chảy của chính nó, nước sạch sẽ bị tách ra khỏi mơi trường
nước nhiễm muối khống và đi xuyên vào trong màng lọc dưới tác dụng cưỡng
chế áp lực cao. Màng lọc thẩm thấu ngược (Reverse osmosis membrane) làm
24


Thiết bị đo và điều khiển công nghiệp
nghiệp

Thiết kế hệ thống cấp nước lị hơi cho nhà máy cơng

bằng vật liệu đặc biệt, hoạt động theo một nguyên lý riêng giúp không chỉ loại
bỏ các phần tử rất nhỏ mà còn loại bỏ hết các chất độc hại. Nước sau khi qua

RO nồng độ TDS vẫn chưa đạt tiêu chuẩn cấp cho lò hơi nên nước phải được
tiếp tục khử TDS bằng cách cho vào cột trao đổi hỗn hôp bậc 1. Trong cột trao
đổi hỗn hợp bậc 1 có chứa 2 loại nhựa: nhựa R-H và nhựa R-OH dùng để loại
khử các ion cịn lại của q trình xử lý bằng màng lọc RO. Bộ trao đổi hỗn hợp
có thể xem như nhiều bộ trao đổi dùng nhựa ion âm và dương ghép xen kẽ nhau
tạo thành. Trong đó nhựa trao đổi ion âm và dương hỗn hợp đều, các phản ứng
trao đổi ion hầu như tiến hành đồng thời, nhựa trao đổi ion dạng H sản sinh ra
H+ và nhựa trao đổi ion dạng OH sản sinh ra OH - lập tức bị trung hòa tạo thành
nước, dẫn đến phản ứng trao đổi tiến hành hoàn toàn triệt để.
Sau khi nước qua cột trao đổi hỗn hợp bậc 1 nhưng hàm lượng TDS vẫn chưa
đạt yêu cầu cấp nước cho lò hơi nên nước tiếp tục cho vào cột trao đổi hỗn hợp
bậc 2. Nguyên lý làm việc cột trao đổi hỗn hợp bậc 2 giống như cột trao đổi hỗn
hợp bậc 1, nước sau khi ra khỏi cột trao đổi hỗn hợp bậc 2 đạt tiêu chuẩn nước
cấp cho lò hơi. Nước sau khi qua cột trao đổi hỗn hợp thì được chứa trong bể
chứa nước khử khống, bể chứa có nhiệm vụ dự trữ nước cấp cho lị hơi và dự
trữ nước cho q trình tái sinh cũng như quá trình rửa nhanh và rửa chậm của
cột trao đội hỗn hợp bậc 2 và bậc 1.
3.3. PHƯƠNG ÁN 2.
3.3.1. Đề xuất cơng nghệ.
Lị hơi của nhà máy điện lực Hiệp Phước cần chất lượng nước cao (như trình
bày trong Bảng 3.1). Để đảm bảo nước cấp cho lị hơi với nồng độ TDS 0,15
mg/l thì các hiệu quả xử lý qua từng công đoạn trong phương án 2 này là từ
80% - 95%.
Các chỉ tiêu và hiệu quả xử lý theo phương án 2 được trình bày trong Bảng 3.2.

25