Cách chọn máy bơm cấp nước lò hơi từ chuyên gia

Lò hơi sẽ không thể hoạt động nếu không có nước. Máy bơm cấp nước lò hơi sẽ đảm nhận nhiệm vụ này bằng cách cung cấp một khối lượng nước thích hợp đễ giữ cho lò hoạt động ổn định và an toàn. Nước vào bơm cấp có thể là nước sạch qua xử lý hoặc nước ngưng hoặc kết hợp cả hai tùy theo mỗi hệ thống. 

Đa số các máy bơm cấp nước lò hơi là các dòng bơm đa tầng cánh, do cần hoạt động ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Có rất nhiều yếu tố kỹ thuật cần xem xét khi định cở máy bơm và chúng tôi xin đưa ra các đề xuất hữu ích sau:

Nên chọn máy bơm trục đứng hay máy bơm trục ngang

Đây là vấn đề ta thường cân nhắc khi chọn máy bơm cấp nước lò hơi. Do hoạt động động ở áp suất cao và nhiệt độ cao nên cả 2 dòng máy bơm trục đứng đa tầng cánh và bơm trục ngang  đa tầng cánh đều được các nhà thầu lò hơi lựa chọn. Điểm khác nhau chính của 2 dòng bơm này là hướng trục dẫn động cánh bơm: trục ngang và trục đứng

Vậy đâu là yếu tố quyết định loại máy bơm nào sẽ phù hợp nhất???

Không có gì là tuyệt đối khi lựa chọn giữa 2 dòng bơm này vì cả hai đều có thể thay thế cho nhau tại các điểm hoạt động (lưu lượng, cột áp), cũng như vật liệu chế tạo. Việc chọn được máy bơm phù hợp nên được xem xét thêm các yếu tố sau:

Tuy nhiên đối với các hệ thống lò hơi có công suất vừa và nhỏ thì máy bơm trục đứng đa tầng cánh thường được lựa chọn do có kết cấu nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích và dễ dàng lắp đặt. Đối với các lò hơi có công suất lớn thì máy bơm trục ngang đa tầng cánh được chọn do có giá thành thấp hơn và dễ dàng bảo dưỡng hơn

Xác định số lượng máy bơm cấp nước cho hệ thống lò hơi

Nếu bạn chỉ có 1 lò hơi thì chỉ cần sử dụng 1 bơm hoặc 2 bơm (1 chạy 1 dự phòng). Đối với các hệ thống nhiều lò thì số lượng máy bơm được xác định dựa trên các điều kiện tải của hệ thống. 

• Nếu tải của hệ thống rất ít dao động: thì có thể sử dụng 1 máy bơm để phục vụ nhiều lò hơi. Đây là cách tiếp cận hiệu quả nhất về chi phí nếu tải tương đối ổn định vì một máy bơm lớn rẻ hơn so với nhiều máy bơm nhỏ.
• Nếu tải của hệ thống dao động: thì giải pháp nhiều máy bơm sẽ phù hợp. Chúng tôi khuyến nghị là lắp đặt một máy bơm cấp nước cho mỗi lò hơi. Điều này sẽ giúp cho hệ thống hoạt động ở hiệu suất cao nhất. 

Tuy nhiên, giải pháp nhiều máy bơm sẽ cung cấp tính linh hoạt và dự phòng cao hơn cho hệ thống lò hơi hơn là 1 máy.

Lựa chọn chế độ điều khiển máy bơm cấp nước lò hơi

Có hai chế độ điều khiển máy bơm cấp nước trong vận hành lò hơi thường được sử dụng là:

Điều khiển máy bơm theo kiểu ON/OFF

Máy bơm BẬT/TẮT dựa vào các cảm biến mực nước được lắp trong lò. Khi mực nước xuống thấp, một tín hiệu điện truyền đến máy bơm để khởi động, cũng như tắt bơm khi mực nước vượt ngưỡng. Phương pháp điều khiển này có chi phí thấp và cũng dễ cài đặt hơn nhưng có nhiều nhược điểm mà chúng tôi sẽ đề cập sau.

Điều khiển máy bơm theo thông số hoạt động của lò

Sử dụng các quy trình điều khiển phức tạp hơn để điều chỉnh van cấp nước theo hướng mở hoặc đóng dựa trên tốc độ bay hơi của lò.  Giúp máy bơm cấp nước duy trì mực nước ổn định cho lò hơi mà không cần BẬT/TẮT liên tục. Phương pháp điều khiển này thường có giá thành đắt hơn do thêm chi phí để lắp thêm các thiết bị điều khiển và giám sát trên hệ thống.

Chúng tôi khuyên bạn nên chọn phương pháp điều khiển máy bơm theo thông số hoạt động của lò hơi vì:

• Khi điểu khiển ON/OFF, do máy bơm bật/tắt liên tục gây chênh lệch nhiệt độ giữa nước cấp và lò hơi dẫn đến sốc nhiệt gây ra các vấn đề nguy hiểm như độ mõi kim loại ở khu vực tiếp xúc
• Mực nước trong lò hơi có thể dâng cao gấp hai đến ba lần công suất tối đa của lò, đo đó cần tăng tốc độ đầu đốt. Gây "căng thẳng" cho lò và các thông số hoạt động của lò cũng bị biến động.
• Làm quá tải bộ khử khí vì trong thời gian ngắn máy bơm cấp rút hai đến ba lần lượng nước trung bình của bộ khử khí.
• Cần máy bơm công suất lớn, tốn nhiều chi phí hơn để vận hành.
• Máy bơm có thể chạy lệch về phía bên phải của điểm hoạt động tối ưu trên trên đường cong hiệu suất (BEF - Best Efficient Point) ở lưu lượng lớn và áp suất thấp. Điều này có thể dẫn đến hiện tượng xâm thực mà trong một bài báo được viết bởi xylem mô tả về hiện tượng xâm thực sẽ gây hỏng bơm một cách nhanh chóng.
• Ngoài ra, việc khởi động và  dừng bơm nhiều lần góp phần làm giảm tuổi thọ máy bơm.

Giải pháp điều khiển máy bơm nước theo thông số hoạt động của lò hơi giúp hệ thống hoạt động ổn định, đạt hiệu suất và rất phù hợp cho các hệ thống lò có tải biến động. 

Tính chọn áp suất máy bơm cấp nước lò hơi 

Máy bơm cấp nước lò hơi phải đáp ứng áp suất vận hành của lò, cũng như vượt qua các tổn thất áp suất trên hệ thống bao gồm:

• Tổn thất áp của van một chiều và van cấp nước (dạng van tuyến tính)
• Tổn thất áp của bộ tiết kiệm (bộ làm nóng nước sơ bộ)
• Tổn thất áp của bộ gia nhiệt siêu tốc
• Cao độ và chiều dài đường ống từ vị trí lắp máy bơm đến mực nước trong lò hơi

Tính toán lưu lượng máy bơm cấp nước lò hơi

Lưu lượng máy bơm cấp nước ngoài việc đáp ứng đủ công suất suất bay hơi của lò thì cần bù thêm lượng nước  hao hụt do xã đáy, khử khí và công suất bắt kịp cũng như lưu lượng tối thiểu để bảo vệ bơm trong trường hợp ngưng dòng nước cấp cho lò. Cụ thể bao gồm:

Tỷ lệ bay hơi lò hơi

• Công suất lò hơi = Phụ tải hệ thống + thổi đáy + hơi vào DA (bộ khử khí)
• Tỷ lệ bay hơi của lò hơi = Công suất lò hơi (pph)/500

Công suất bắt kịp

• Điều khiển ON/OFF – thêm 100% vào tốc độ bay hơi (nếu là máy bơm tua-bin), (75% cho máy bơm ly tâm)
• Điều khiển theo thông số hoạt động của lò – thêm 25% vào tốc độ bay hơi

Lưu lượng tối thiểu để bảo vệ máy bơm (không bắt buộc đối với điều khiển ON/OFF)

• Tắt máy bơm khi lò hơi tắt, lò hơi có tỷ lệ turndown 4:1, Tốc độ tuần hoàn tức thời theo khuyến nghị của nhà sản xuất bơm
• Máy bơm luôn hoạt động hoặc lò hơi có tỷ lệ turndown lớn hơn 4:1. Tốc độ tuần hoàn liên tục = 20% tốc độ dòng chảy hiệu quả nhất

Lưu lượng và áp suất là hai thông quan trọng cần xác định khi lựa chọn máy bơm cấp nước lò hơi. Máy bơm có điểm hoạt động càng gần điểm BEP trên đường đặc tuyến càng tốt để đạt hiệu suất cao, giảm rung động và điện năng tiêu thụ. 

Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để giúp Quý đối tác chọn bơm chính xác và phù hợp nhất với hệ thống lò hơi bên mình.

Máy bơm cấp nước lò hơi có phù hợp với tiêu chuẩn ASME chưa

Theo tiêu chuẩn ASME, áp suất máy bơm cấp nước lò hơi cần lớn hơn 3% so với điểm cài đặt cao nhất của van an toàn. Như vậy, xét lại các tham số để tính chọn áp suất bơm cấp phù hợp theo tiêu chuẩn ASME bao gồm:

• Áp suất cài đặt cao nhất van an toàn
• Thêm 3% áp suất dư theo tiêu chuẩn ASME
• Tổn thất áp của van một chiều và van cấp nước
• Tổn thất áp của bộ tiết kiệm (bộ làm nóng nước sơ bộ)
• Tổn thất áp của bộ gia nhiệt siêu tốc
• Độ cao và chiều dài đường ống từ vị trí lắp bơm đến mực nước trong lò hơi

Kết luận

Tóm lại, việc chọn máy bơm cấp nước lò hơi là vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưỡng đến hiệu suất cũng như liên quan đến các vấn đề vận hành và an toàn hệ thống. Chúng tôi khuyến khích Quý đối tác nên tham khảo ý kiến từ chuyên gia để chọn được dòng bơm có thông số và vật liệu phù hợp để vận hành hệ thống an toàn hiệu quả.

Kính chúc Quý đối tác ngày càng thịnh vượng và thành công.

Tổng hợp và biên dịch:  sieuthicongnghiep.com.vn

Nguồn tham khảo:

1. Grundfos. “Industry engineering manual boilers and systems master Manual” 
2. Industrialsteam. “Pump selection sizing”. https://industrialsteam.com/pumps-selection-sizing/
3. Asmech. “Boiler feeding pum and requirement”. https://www.rasmech.com/blog/blog-boiler-feed-pump/
4. Xylem. “ Pump cavitation and how to avoid it”. https://www.xylem.com/en-vn/support/case-studies-white-papers/pump-cavitation-and-how-to-avoid-it/