Tiêu chuẩn nước lò hơi ban hành theo quy định Pháp luật

Tiêu chuẩn nước cấp lò hơi ảnh hưởng trực tiếp đến độ an toàn của nồi hơi trong suốt quá trình hoạt động. Không chỉ vậy còn có thể quyết định chất lượng thành phẩm, gián tiếp tác động đến độ uy tín của doanh nghiệp. Đó là lý do khiến cho các cơ quan nhà nước có thẩm quyền phải ban hành những quy định giới hạn cụ thể cho từng chỉ tiêu trong nước cấp. Vậy làm sao để kiểm soát chất lượng để đáp ứng tiêu chuẩn nước lò hơi theo đúng quy định? Hãy cùng VCR tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Khái niệm nước cấp lò hơi

Nồi hơi được biết đến là thiết bị sử dụng nhiệt năng chuyển hóa nước thành hơi. Vật dụng này được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy công nghiệp hóa chất, sản xuất các loại đường, bia, rượu, nước giải khát, dệt may, thuốc lá, giấy cũng như chế biến thực phẩm,… Nguồn hơi nước được hình thành sẽ phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các loại dung dịch hoặc dùng để cô đặc và sấy sản phẩm,.. Và nước cấp lò hơi chính là nguyên liệu đầu vào giúp cho lò hơi nhận nhiệt, dẫn truyền cho nước và tạo ra hơi.

*Nguồn hơi nước trong sản xuất có thể ảnh hưởng đến chất lượng đầu ra nên phải áp dụng các tiêu chuẩn nước đầu vào lò hơi.*

Tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng hơi nước lò hơi

Tiêu chuẩn nước lò hơi được đặt ra nhằm kiểm soát chất lượng trước khi đưa vào sử dụng. Bởi vì loại nước này có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình vận hành lò hơi, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đầu ra và quyết định độ ổn định, độ an toàn cũng như hiệu suất của lò hơi.

Trong trường hợp nước cất không đạt chất lượng thì lò hơi có thể sinh ra các loại cáu cặn bám vào thiết bị trao đổi nhiệt và làm giảm hiệu suất hoạt động. Từ đó gây ra một loạt các rủi ro ngoài ý muốn như tiêu tốn nhiên liệu, phát sinh chi phí và nặng nề nhất là dẫn đến nổ ống. Tình trạng ăn mòn gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và khả năng giữ nhiệt. Bên cạnh đó, nguồn nước cất bị ô nhiễm có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến các loại chế phẩm được tiếp xúc với nguồn hơi nước đó.

Các tiêu chuẩn nước cấp lò hơi theo quy định ban hành

Nhà nước đã ban hành TCVN 12728:2019 quy định những tiêu chuẩn nước cấp cần đáp ứng để đảm bảo độ an toàn khi tiếp xúc với lò hơi cũng như chất lượng sản phẩm đầu ra.

Chỉ tiêu	Đơn vị	Trị số
Hàm lượng Oxy hòa tan (đo lường khi bổ sung hóa chất khử Oxy), O2	ppm (mg/l)	˂ 0,007
Tổng hàm lượng các hợp chất sắt, Fe	ppm (mg/l)	˂ 0,1
Tổng hàm lượng các hợp chất đồng, Cu	ppm (mg/l)	˂ 0,05
Độ cứng toàn phần (tính theo CaCO3)	ppm (mg/l)	˂ 1,0
pH ở 25oC		8,3 - 10,5
Tổng Cacbon hữu cơ không bay hơi, C	ppm (mg/l)	˂ 10
Hàm lượng các sản phẩm có nguồn gốc dầu lửa	ppm (mg/l)	˂ 1
Chú ý: Yêu cầu các trị này áp dụng cụ thể cho những loại nồi hơi hoạt động trong điều kiện áp suất ≤ 2,0 Mpa; không có bộ quá nhiệt, không dùng hơi tuabin, không có yêu cầu nghiêm ngặt về độ sạch của hơi; áp dụng yêu cầu về độ sạch của hơi có TDS trong nước ngưng nằm trong khoảng ≤ 1,0 ppm (mg/l). Quy đổi TDS 1 ppm (mg/l) có độ dẫn điện bằng 2µS/cm.

Bên cạnh đó, quy chuẩn này cũng thể hiện rõ các chỉ tiêu chất lượng áp dụng cho nước cất nồi hơi ống lò - ống lửa.

Chỉ tiêu	Đơn vị	Trị số ứng với áp suất làm việc p (Mpa)
Chỉ tiêu	Đơn vị	p ≤ 2,0	2,0 ˂ p ≤ 4,0
Hàm lượng Oxy hòa tan (đo lường khi bổ sung hóa chất khử Oxy), O2	ppm (mg/l)	˂ 0,007	˂ 0,007
Tổng hàm lượng các hợp chất sắt, Fe	ppm (mg/l)	˂ 0,1	˂ 0,05
Tổng hàm lượng các hợp chất đồng, Cu	ppm (mg/l)	˂ 0,05	˂ 0,0025
Độ cứng toàn phần (tính theo CaCO3)	ppm (mg/l)	˂ 1,0	˂ 0,3
pH ở 25oC		8,3 - 10,5	8,3 - 10,5
Tổng Cacbon hữu cơ không bay hơi, C	ppm (mg/l)	˂ 1	˂ 1
Hàm lượng các sản phẩm có nguồn gốc dầu lửa	ppm (mg/l)	˂ 1	˂ 1
Chú ý: Các trị số này áp dụng cho các nồi hơi không có bộ quá nhiệt, không yêu cầu nghiêm ngặt về độ sạch của hơi, không dùng hơi cho tuabin và yêu cầu độ sạch với mức TDS trong nước ngưng từ ≤ 1,0 ppm (mg/l). Quy đổi chất rắn hòa tan 1ppm (mg/l) có độ dẫn điện bằng 2µS/cm.

Tiêu chuẩn nước cấp nồi hơi không có quá nhiệt cần phải nằm trong các ngưỡng giá trị thể hiện dưới bảng sau để đảm bảo chất lượng theo quy định của nhà nước. Trong trường hợp vượt ngưỡng tiêu chuẩn có thể gây ra các tình trạng ảnh hưởng đến thành phẩm sản xuất cũng như độ bền của lò hơi, phát sinh thêm chi phí và rủi ro ngoài ý muốn.

Chỉ tiêu	Đơn vị	Trị số ứng với áp suất làm việc p (Mpa)
Chỉ tiêu	Đơn vị	p ≤ 2,0	2,0 ˂p ≤ 3,1	3,1 ˂p ≤ 4,1	4,1 ˂p ≤ 5,2	5,2 ˂p ≤ 6,2	6,2 ˂p ≤ 6,9	6,9 ˂p ≤ 10,3
Hàm lượng ôxy hòa lan (đo trước khi bồ sung hóa chất khử ôxy), O2	ppm (mg/l)	˂0,007	˂0,007	˂0,007	˂0,007	˂0,007	˂0,007	˂0,007
Tổng hàm lượng các hợp chất sắt, Fe	ppm (mg/l)	≤0,1	≤0,05	≤ 0,03	≤ 0,025	≤ 0,02	≤ 0,02	≤ 0,01
Tổng hàm lượng các hợp chất đồng, Cu	ppm (mg/l)	≤ 0,05	≤ 0,025	≤ 0,02	≤ 0,02	≤ 0,015	≤ 0,01	≤ 0,01
Độ cứng toàn phần (tính theo CaCO3)	ppm (mg/l)	≤ 0,3	≤ 0,3	≤ 0,2	≤ 0,2	≤ 0,1	≤ 0,05	0
pH ở 25oC		-	8,3 -10	8,3 -10	8,3 -10	8,3 -10	8,8 – 9,6	8,8 – 9,6
Tổng Cacbon hữu cơ không bay hơi, C	ppm (mg/l)	< 1	< 1	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,2	≤ 0,2
Hàm lượng các sản phẩm có nguồn gốc dầu lửa	ppm (mg/l)	<1	<1	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,05	≤ 0,2
Chú ý: Các trị số này áp dụng cho các nồi hơi có bộ quá nhiệt, sử dụng hơi cho tuabin, hoặc công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt về độ sạch của hơi. Yêu cầu TDS trong nước ngưng từ hơi bão hòa quy định trong bảng trên. Độ kiềm hydroxit, natri hoặc Kali tự do không được phép tồn tại. Độ dẫn điện thể hiện giá trị khuyến nghị. Để để xác định giá trị cụ thể cần căn cứ vào yêu cầu về độ sạch của hơi theo mục đích sử dụng.

Đối với các loại nồi hơi ống nước có quá nhiệt thì cần áp dụng các tiêu chuẩn cụ thể như độ dẫn điện ≤ 600; độ pH lý từ 9-11; tổng chất rắn hòa tan ≤ 1.500 và tổng hàm lượng sắt ≤ 1 ppm.

Yếu tố nào có thể ảnh hưởng chất lượng nước lò hơi?

Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng nước bao gồm độ dẫn, độ cứng của nước, độ pH, mức độ kiềm, lượng silic, hàm lượng sắt, mangan, chất khí và các hợp chất hữu cơ. Vậy nên để đánh giá chất lượng nước lò hơi có đạt tiêu chuẩn chất lượng hay không cần xét đến các giá trị thông số có vượt ngưỡng quy định ban hành hay không.

Ví dụ, độ dẫn của nước có thể tạo ra sự ăn mòn nếu như nằm ở ngưỡng quá cao. Độ dẫn nước càng lớn thì tốc độ ăn mòn nồi càng nhanh chóng. Độ pH biểu thị môi trường bazơ trong nước cấp lò hơi, nếu độ pH thấp hơn 7 chứng tỏ môi trường axit tăng cao gây ra khả năng ăn mòn sắt thép. Đồng thời độ cứng của nước quá cao cũng có thể gây ra cáu cặn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lò hơi và khiến doanh nghiệp, công ty phát sinh thêm nhiều chi phí xử lý, khắc phục.

*Có rất nhiều yếu tố khiến cho các tiêu chuẩn nước cấp cho nồi hơi không đạt chất lượng.*

Chỉ tiêu kiểm soát chất lượng nước cấp lò hơi

Tiêu chuẩn nước lò hơi sẽ bao gồm cả chỉ tiêu chất lượng nước cấp và chỉ tiêu chất lượng nước lò hơi.

1. Chỉ tiêu chất lượng nước cấp vào lò hơi

Thứ tự	1	2	3	4
Chỉ tiêu	pH	TDS	Độ cứng tổng	clorua
Đơn vị tính	…	mg/l	mg/l	mg/l
Tiêu chuẩn cấp nước cho lò	6.5 ÷ 8.5	< 500	< 3	< 250

2. Chỉ tiêu chất lượng nước lò

Thứ tự	1	2	3	4	5	6	7
Chỉ tiêu	pH	TDS	Độ cứng tổng	Sắt	Clorua	Photphat	Sunfit
Đơn vị tính	...	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l	mg/l
Tiêu chuẩn nước lò	10.5÷12	< 3500	< 5	< 4	< 300	30÷60	30÷70

Giải pháp xử lý chất lượng nước cấp lò hơi hiệu quả

Để đáp ứng các tiêu chuẩn nước cấp lò hơi thì việc xử lý chất lượng nước cấp rất quan trọng.

1. Xử lý nước cấp vào lò hơi đạt chất lượng

Đối với nguồn nước cấp cho lò hơi cần đạt tất cả các tiêu chuẩn quan trọng dưới đây:

Độ pH nằm trong ngưỡng từ 6.5 đến 8.5 vì nếu độ pH thấp có thể gây nguy cơ ăn mòn axit và ngược lại pH cao có thể gây ăn mòn kiềm.
TDS phải ở mức dưới 500 mg/l vì nếu ở mức cao hơn sẽ gây tăng nguy cơ đóng cặn cho nồi hơi.
Clorua thấp hơn 250 mg/l để ngăn ngừa tình trạng ăn mòn lò hơi.
Độ cứng cấp vào lò phải dưới mức 3 mg/l giảm thiểu tình trạng phát sinh cáu cặn trong lò hơi.
Sắt tổng dưới mức 0.5 mg/l vì nếu quá cao có thể làm giảm hiệu quả trao đổi ion diễn ra trong hệ thống làm mềm.

*Tiêu chuẩn nước mềm lò hơi là một trong những yếu tố quan trọng không thể bỏ qua trong khi ứng dụng các giải pháp xử lý.*

2. Ứng dụng hệ thống làm mềm nước

Hệ thống làm mềm nước dùng các hạt nhựa với mục đích trao đổi ion dạng RNa, gốc Na+ một cách linh động. Từ đó giúp trao đổi với ion gây ra độ cứng của nước khi nước đi qua hệ thống, diễn ra theo phản ứng 2RNa (0) + Ca2+ → 2Na+ + R2Ca. Sau khi ứng dụng hệ thống làm mềm nước thì độ cứng tổng trong nước cấp lò hơi ở ở mức nhỏ hơn 3 mg/l.

Độ cứng được xác định là nguyên nhân chính gây ra tình trạng đóng cáu cặn, giảm tuổi thọ cho lò và tăng chi phí sửa chữa trong suốt quá trình sản xuất. Vậy nên bên cạnh việc ứng dụng hệ thống làm mềm nước thì cần phải kiểm tra định kỳ độ cứng của nước bằng cách sau đây:
Lấy 10ml mẫu nước mềm và cho vào đó 1 giọt thuốc thử độ cứng rồi lắc nhẹ cho thuốc thử tan trong nước. Kiểm tra màu sắc của nước để đánh giá độ cứng. Nếu nước màu đỏ chứng tỏ độ cứng không đạt còn màu xanh là đạt. Trong trường hợp nước không đạt độ cứng thì phải tiến hành tái sinh hệ thống làm mềm cùng như cung cấp đủ lượng muối cần thiết cho quá trình tái sinh hệ thống được hiệu quả.

3. Ứng dụng hóa chất ức chế ăn mòn cáu cặn

Một trong những giải pháp xử lý chất lượng nước cấp lò và nâng cao năng suất lò hơi chính là sử dụng hóa chất ức chế quá trình ăn mòn và cáu cặn. Từ đó trực tiếp giảm tải những hao phí nguyên nhiên liệu và hạn chế sự cố hư hỏng do nguồn nước cấp không đảm bảo chất lượng gây ra.

Lượng hóa chất cần dùng hàng tháng phụ thuộc chủ yếu vào hiện trạng của hệ thống lò hơi cũng như chất lượng nguồn nước cấp lò. Nên ưu tiên sử dụng hóa chất bảo trì song song với kiểm soát chất lượng nước cấp lò để đưa các chỉ tiêu sunfit, độ kiềm phenol, photphat, độ cứng đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng.

*Có thể ứng dụng hóa chất ức chế ăn mòn cáu cặn làm giải pháp xử lý để đạt tiêu chuẩn nước cấp lò hơi.*

4. Kiểm soát chất lượng của nước cấp vào lò hơi

Cần phải duy trì kiểm soát độ cứng nước cấp lò để đảm bảo tiêu chuẩn theo đúng quy định. Nếu độ cứng của nước cấp lò cao thì phải thực hiện làm mềm nước cũng như duy trì sử dụng hóa chất. Đồng thời độ pH nằm trong ngưỡng thấp hơn giới hạn kiểm soát thì cần phải can thiệp bằng cách sử dụng hóa chất nâng pH để nâng mức lên giới hạn 10.5-12. pH. Nếu mực nước trong lò hơi quá cao thì cũng cần tăng cường xả đáy lò.

Bên cạnh đó, thực hiện bổ sung hóa chất bảo trì nhằm giữ cho các thành phần photphat cùng sunfit nằm trong giới hạn kiểm soát. Từ đó hạn chế tối đa các khả năng cáu cặn, ăn mòn lò hơi. Dùng hóa chất để kiểm soát nồng độ photphat luôn nằm trong ngưỡng 30 đến 60 mg/l. Lúc này Photphat sẽ có khả năng ức chế cáu cặn theo phương trình 10Ca2+ + 6PO43-+ 2OH- → Ca3(PO4)2.Ca(OH)2.

Dùng hóa chất BW9002 với mục đích kiểm soát nồng độ nằm trong ngưỡng 30 đến 70 mg/l. Lượng sunfit có trong hóa chất phản ứng với oxy hòa tan và có khả năng hạn chế ăn mòn do oxy gây ra theo phản ứng 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4. Mỗi ca cần kiểm soát cả 2 chỉ tiêu pH cùng TDS.

Quy trình kiểm soát chất lượng của nước lò hơi

Dưới đây là quy trình kiểm soát giúp đảm bảo tiêu chuẩn nước lò hơi đúng theo quy định.

1. Thực hiện kiểm soát hàng ngày

Yêu cầu thực hiện kiểm soát theo ca với tiến độ 01 lần/1 ca làm việc và có hướng dẫn chi tiếp từ biểu mẫu kiểm tra của các đơn vị cung cấp. Khi tiến hành kiểm tra nước cấp cần bổ sung theo 2 chỉ tiêu quan trọng là PH và Độ cứng. Khi tiến hành kiểm tra nước lò thì cần đánh giá 2 chỉ tiêu pH và TDS.

*Tiêu chuẩn chất lượng nước lò hơi phụ thuộc vào quy trình kiểm soát có hiệu quả hay không.*

2. Thực hiện kiểm soát hàng tháng

Bên cạnh việc thực hiện quy trình kiểm soát hàng ngày, thì mỗi tháng cần phải lấy định kỳ mẫu nước và kiểm tra.

Trong trường hợp tổng độ cứng cao hơn giới hạn kiểm soát thì cần phải kiểm tra chất lượng nước cấp lò nhằm đảm bảo độ cứng luôn ở mức dưới 5mg/l.
Độ pH thấp hơn mức yêu cầu thì phải sử dụng hóa chất nâng pH để lên đến giới hạn nằm trong khoảng 10.5 đến 12. Bên cạnh đó, nếu độ pH cao hơn tiêu chuẩn cho phép thì cần lên kế hoạch tăng cường xả đáy.
Nếu lượng Photphat thấp hơn mức độ tiêu chuẩn thì sử dụng hóa chất BW 9001 để kiểm soát nồng độ trong giới hạn 30 đến 60 mg/l. Tuy nhiên nếu Photphat ở mức cao hơn giới hạn kiểm soát thì cần phải điều chỉnh lượng hóa chất sao cho phù hợp.
Sunfit thấp hơn mức độ tiêu chuẩn thì dùng hóa chất BW 9002 để kiểm soát đưa về giới hạn 30-70 mg/l. Ngược lại, nếu cao hơn thì phải điều chỉnh lượng hóa chất sao cho phù hợp.

Thông qua kết quả phân tích đưa ra kế hoạch kiểm soát nhằm đảm bảo mọi chỉ tiêu theo đúng tiêu chuẩn nước cấp vào lò hơi đã được quy định. Có thể kết hợp linh hoạt với quy trình xả đáy một cách hợp lý để hệ thống hoạt động hiệu quả và tối ưu nhất.

3. Tẩy rửa lò hơi mới

Trong lò hơi thường chứa lượng lớn các loại dầu mỡ tích tụ trong quá trình bôi trơn. Các loại dầu mỡ được sử dụng để chống oxy hóa các mối nối và đường ống. Không chỉ vậy, trong lò hơi mới còn chứa lượng lớn gỉ kim loại như Fe2O3, Al2O3, FeO, CuO… được hình thành do oxi hóa trong môi trường và quá trình thi công tạo thành.

*Việc tẩy rửa lò hơi mới và cũ đều cực kỳ quan trọng trong việc đáp ứng tiêu chuẩn nước lò hơi.*

Nếu các thành phần này không được tẩy rửa sạch sẽ trước khi đưa lò hơi vào hoạt động thì sẽ gây ra hàng loạt ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nồi và hơi khi làm việc với áp suất và nhiệt độ cao, cụ thể như sau:

Các gỉ kim loại có thể là nơi diễn ra quá trình ăn mòn phía bên trong lò hơi.
Các gỉ kim loại bám dính trên bề mặt truyền nhiệt có thể làm giảm khả năng truyền nhiệt của thiết bị và tiêu tốn lượng lớn nguyên liệu trong suốt quá trình sử dụng.
Các thành phần dầu mỡ chưa được làm sạch sẽ nổi lên trên mặt nước và bị cuốn theo hơi gây trong quá trình hoạt động. Đây là nguyên nhân gây ra tình trạng nhiễm bẩn hơi cũng như làm giảm khả năng bốc hơi. Ảnh hưởng nặng nề đến chất lượng thiết bị và sản phẩm tiếp xúc trực tiếp cùng hơi nước.
Trong quá trình vận hành lò hơi có hàm lượng gỉ sắt cao sẽ khiến cho nước lò hơi có màu đỏ. Việc này sẽ khiến cho doanh nghiệp phải tốn thời gian và chi phí để điều chỉnh chất lượng nước lò hơi nằm trong giới hạn theo đúng tiêu chuẩn chất lượng.

Với tất cả những lý do trên có thể thấy được việc vệ sinh, làm sạch lò hơi mới lúc ban đầu là cực kỳ cần thiết. Việc này sẽ giúp lò hơi hoạt động an toàn và hiệu quả cũng như tránh được các sự cố phát sinh liên quan trực tiếp đến chất lượng nước. Khi lò hơi đã đi vào hoạt động ổn định, cần lên kế hoạch xử lý nước cũng như kết hợp sử dụng hóa chất bảo trì lò hơi định kỳ theo tháng, từ đó hạn chế tình trạng ăn mòn,cáu cặn nhằm đảm bảo lò hơi hoạt động ổn định, hiệu quả và có độ bền cao.

Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn nước cấp lò hơi hiệu quả

Có nhiều phương pháp giúp đánh giá chất lượng nước cấp cho lò hơi chính xác, hiệu quả và nhanh chóng.

*Có rất nhiều phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn nước lò hơi hiệu quả, chính xác.*

Kiểm tra độ cứng

Độ cứng nước cấp lò hơi được tính bằng đơn vị mg/l hoặc ppm dựa trên hàm lượng các loại magie, muối canxi có trong thành phần nước. Phương pháp kiểm tra độ cứng nước cấp lò hơi sẽ ứng dụng các loại chất reagent và chỉ thị nhằm xác định giá trị độ cứng của nước.

Kiểm tra độ pH

Độ pH có trong nước cấp lò hơi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cũng như tính ổn định của lò hơi. Khi muốn ứng dụng phương pháp kiểm tra độ pH đã đạt tiêu ngường giá trị cho phép hay chưa thì cần sử dụng bộ đo pH hoặc giấy pH.

Kiểm tra độ dẫn điện

Độ dẫn điện của nước cấp lò hơi được đánh giá thông qua hàm lượng các chất tan trong nước. Khi ứng dụng phương pháp kiểm tra độ dẫn điện cần sử dụng đồng hồ đo độ dẫn điện hoặc các thiết bị đo tỷ lệ dẫn điện nhằm xác định chính xác giá trị độ dẫn điện của nước cấp.

Kiểm tra hàm lượng Oxy

Hàm lượng oxy trong nước cấp lò hơi nếu không nằm trong ngưỡng cho phép có thể gây ra tình trạng ăn mòn và hình thành cặn bẩn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả sử dụng. Khi thực thi phương pháp kiểm tra hàm lượng oxy sẽ sử dụng các thiết bị đo oxy hoặc công thức hóa học nhằm xác định hàm lượng chính xác có mặt trong nước.

Kiểm tra hàm lượng các loại ion khác

Các loại ion trong nước cấp như sắt, clorua, mangan và sulfate cũng phải được tiến hành kiểm soát để hạn chế tối đa các ảnh hưởng tiêu cực đến lò hơi. Khi ứng dụng phương pháp kiểm tra hàm lượng ion có thể dùng các phương pháp hóa học kết hợp với thiết bị phân tích để xác định cụ thể hàm lượng của từng loại ion có trong nước.