I. Bẫy hơi là gì?
1. Bẫy hơi (Steam Trap) hay còn gọi là cốc ngưng hơi, bẫy hơi nước là thiết bị van tự động được lắp trên đường ống hơi nóng để loại bỏ toàn bộ nước (nước ngưng tụ) ra khỏi đường ống giúp cho hệ thống hơi nóng được khô hoàn toàn.
Ngoài ra, cốc ngưng hơi còn có tác dụng điều chỉnh và kiểm soát tốc độ hơi nước trong đường ống một cách hiệu quả.
Bẫy hơi được phân loại dựa vào nguyên lý hoạt động, nhiệt độ, trọng lượng và áp suất của nước, khí, hơi nước để phân ra thành các loại bẫy hơi khác nhau, mỗi một loại cốc ngưng hơi đều có ưu điểm và ứng dụng riêng khác nhau.
2. Bẫy hơi có chức năng chính đó là:
- Xả toàn bộ hơi nước ngưng tụ ngay khi nó được hình thành.
- Tiêu thụ hơi nước một lượng không đáng kể (tiết kiệm năng lượng).
- Có khả năng loại bỏ khí và các khí không ngưng tụ khác.
II. Nguyên lý làm việc chung của bẫy hơi
Bẫy hơi hoạt động dựa trên sự khác biệt về tính chất giữa hơi (steam) và nước ngưng (condensate). Nước ngưng sẽ tập trung ở điểm thấp nhất vì hơi nước có thể tích lớn hơn khoảng 1600 lần so với pha lỏng của nó ở cùng nhiệt độ và áp suất. Tính chất hơi cũng thay đổi theo áp suất, ở các điều kiện áp suất khác nhau, hơi sẽ có điểm sôi khác nhau.
Geetech xin giới thiệu đến độc giả các loại bẫy hơi:
- Bẫy hơi kiểu gầu ngược (Cốc phao)
1. Bẫy hơi kiểu phao
a. Nguyên lý hoạt động của bẫy hơi kiểu phao
Khi nước ngưng vào Bẫy hơi sẽ làm cho phao nổi lên, phao kéo van đi lên, van mở nước ngưng chảy ra ngoài. Như được thể hiện van luôn bị ngập nên hơi và không khí không thể đi qua được, vì vậy loại Bẫy hơi phao có lỗ thông hơi được điều khiển bằng tay trên đỉnh của thân Bẫy. Những Bẫy hơi hiện đại sử dụng một lỗ thông hơi nhiệt tĩnh như hình. Van này cho phép hơi đi qua trong khi đó bẫy hơi cũng xử lí nước ngưng.
Lỗ thông hơi tự động sử dụng thiết bị cân bằng áp suất kín giống như bẫy hơi nhiệt tĩnh, nó được gắn trong vùng hơi trên mức nước ngưng. Sau khi giải phóng không khí ban đầu thì van duy trì vị trí đóng cho đến khi không khí hoặc các khí không ngưng khác tích tụ trong suốt quá trình hoạt động làm nó mở nhờ giảm nhiệt độ hỗn hợp khống khí/hơi. Lỗ thông hơi nhiệt tĩnh có thêm ưu điểm là tăng lượng nước ngưng đáng kể khi hoạt động.
Trước đây lỗ thông hơi nhiệt tĩnh có nhược điểm là gây hiện tượng thủy kích trong hệ thống. Thậm chí van phao cũng gặp nguy hiểm nếu bị thủy kích.Tuy nhiên, trong các Bẫy hơi kiểu van phao hiện đại lỗ thông hơi là một thiết bị gọn nhẹ, rất tinh vi, tất cả làm bằng thép không gỉ và công nghệ hàn hiện đại tạo van tròn hoàn hảo làm việc tốt trong thủy kích.
Trong nhiều trường hợp bẫy hơi kiễu van phao nhiệt tĩnh gần đạt đến bẫy hơi hoàn hảo nhất. Nó có thể thoát nước ngưng ngay khi làm việc bất chấp sự thay đổi của áp suất hơi.
Bẫy hơi phao
b. Ưu điểm của bẫy hơi kiểu phao:
- Bẫy hơi có thể thoát nước ngưng liên tục tại nhiệt độ hơi. Đây là ưu điểm lớn cho nên người ta thường chọn bẫy hơi này hơn các bẫy hơi khác trong các ứng dụng mà tốc độ truyền nhiệt cao.
- Có thể điều chỉnh lượng nước ngưng nhiều hay ít rất tốt không chịu ảnh hưởng của sự dao động rộng và đột ngột của áp suất hoặc tốc độ dòng.
- Chỉ cần gắn lỗ thông hơi tự động thì bẫy có thể thoát khí dễ dàng.
- Có lưu lượng lớn so với kích cỡ tương đối nhỏ của nó.
c. Nhược điểm của bẫy hơi kiểu phao:
- Ít nhạy hơn bẫy hơi kiểu gầu ngược.
- Có thể bị hỏng do bị dính và thân bẫy sẽ bị nghẹt.
- Khi sử dụng trong các môi trường có áp suất cao và biên độ rộng, các bẫy hơi phao cần có lỗ nhỏ hơn để cân bằng với sự nổi của phao.
2. Bẫy hơi kiểu gầu ngược (cốc phao)
Cấu tạo bẫy hơi gầu ngược
Cấu tạo của bẫy hơi gầu ngược gồm các phần như sau:
- Thân bẫy hơi
- Cốc phao
- Van mức
- Van xả khí
- Lỗ thông hơi
- Cổng hơi vào
- Cổng xả nước ngưng
- Cổng xả cáu cặn.
a. Nguyên lý hoạt động của bẫy hơi gầu ngược
Trong bẫy hơi gầu ngược, gầu bên trong bẫy được gắn vào một đòn bẩy để mở và đóng van bẫy theo chuyển động của gầu. Khi hơi nước hoặc không khí chảy vào bên dưới của gầu và nước ngưng tụ bao quanh nó ở bên ngoài, hơi nước làm cho gầu nổi và bốc lên. Ở vị trí này, gầu sẽ làm cho van bẫy đóng lại. Có một lỗ thông hơi trên đỉnh của gầu cho phép một lượng nhỏ hơi được thoát ra trên đỉnh của bẫy, nơi nó được xả xuống hạ lưu. Khi hơi thoát ra ngoài qua lỗ thông hơi, nước ngưng bắt đầu lấp đầy bên trong thùng, khiến nó chìm xuống và cho phép cần gạt mở van bẫy và xả nước ngưng (cùng với bất kỳ hơi nào bị giữ trong bẫy).
b. Ưu nhược điểm của bẫy hơi gầu ngược
Bẫy hơi kiểu gầu ngược là một loại của bẫy hơi kiểu phao, nên nó có ưu nược điểm tương tự như bẫy hơi kiểu phao.
3. Bẫy hơi nhiệt động
a. Nguyên lý hoạt động của bẫy hơi nhiệt động
Bẫy hơi nhiệt động có nguyên lý hoạt động dựa vào tính chất động lực của nước và hơi nước. Đây là thiết bị đơn giản, thiết thực và an toàn, có thể hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao.
Phương thức hoạt động của bẫy hơi nhiệt động dựa vào động lực tác dụng của hơi nước khi nó đi qua bẫy như trong hình. Phần duy nhất chuyển động là cái đĩa ở trên bề mặt dẹt ở trong buồng điều tiết hoặc nắp đậy.
Vào lúc bắt đầu, áp suất vào nâng đĩa lên, nước ngưng lạnh và không khí ngay lập tức được đẩy ra khỏi vành đai bên trong ở dưới đĩa, và ra ngoài thông qua cửa thải.
Dòng nước ngưng qua cửa vào và vào trong buồng dưới đĩa làm giảm áp suất và giải phóng hơi nước chuyển động ở vận tốc cao. Vận tốc cao tạo ra vùng áp suất thấp ở dưới đĩa, đẩy đĩa về phía vành đai.
Cùng lúc đó, áp suất hơi hình thành bên trong buồng, ở trên đĩa, đẩy nó xuống chống lại nước ngưng vào cho đến khi nó đậy lên vành đai trong và ngoài. Vào lúc này hơi nước bẫy ở buồng phía trên, và áp suất trên đĩa bằng với áp suất mặt dưới chịu tác động bời vành đai bên trong. Tuy nhiên đỉnh của đĩa chịu tác dụng một lực lớn hơn mặt dưới, vì nó có diện tích lớn hơn.
Cuối cùng, áp suất ở buồng phía trên giảm khi hơi nước ngưng tụ, đĩa được nâng lên bởi nước ngưng áp suất cao, và chu trình được lặp lại. Tốc độ hoạt động phụ thuộc vào nhiệt độ dòng hơi và điều kiện môi trường. Hầu hết các bẫy hơi sẽ ở vị trí đóng trong khoảng 20-40s. Nếu bẫy hơi mở quá thường xuyên có thể là vì hơi lạnh, ẩm hoặc vùng có gió nhiều, tốc độ mở có thể làm chậm lại bằng cách cách nhiệt trên đỉnh bẫy hơi.
Bẫy hơi nhiệt động
b. Ưu điểm của bẫy hơi nhiệt động
- Bẫy hơi nhiệt động có thể hoạt động hết công suất mà không cần điều chỉnh hay thay đổi bên trong.
- Nhỏ gọn, đơn giản, nhẹ và có chứa nước ngưng lớn.
- Có thể sử dụng ở áp suất cao và hơi quá nhiệt, không bị tác động bởi xâm thực hay rung. Cấu trúc sử dụng thép không rỉ hàm lượng cao chống lại sự ăn mòn.
- Không bị hư hại do nghẹt và không thể nghẹt nếu lắp đặt đĩa trong mặt phẳng đúng và cửa xả tự do ra bên ngoài. Tuy nhiên cách hoạt động này có thể làm mòn đĩa
- Đĩa là bộ phân chuyển động duy nhất nên việc bảo trì dễ dàng thực hiện mà không cần phải tháo Bẫy ra đường ống.
- Âm thanh lách tách khi bẫy hơi mở và đóng làm cho bẫy có thể được kiểm tra dễ dàng.
c. Nhược điểm của bẫy hơi nhiệt động
- Bẫy hơi sẽ không hoạt động chính xác ở độ chênh áp thấp, khi vận tốc chảy qua bề mặt phía dưới đĩa không đủ cho áp suất thấp hơn.
- Bẫy hơi nhiệt động có thể xả một lượng khí vào lúc khởi đầu nếu áp suất vào tạo ra thấp. Tuy nhiên áp suất tăng nhanh đột ngôt sẽ tạo nên vận tốc khí cao đóng bẫy lại giống như đối với hơi nước, và nó sẽ bị mắc kẹt khí. Trong trường hợp này một cửa thoát khí nhiệt tĩnh tách rời có thể gắn song song với bẫy. Những bẫy hơi nhiệt động hiện đại có thể có một đĩa chống kẹt khí bên trong ngăn áp suất khí trên đĩa hình thành và cho thoát ra ngoài.
- Bẫy khi xả có thể ồn và điều này cản trở việc sử dụng Bẫy nhiệt động ở một số vị trí, ví dụ: bệnh viện hoặc nhà hát. Nếu điều này là một vấn đề, có thể gắn thêm bộ khuếch tán để giảm tiếng ồn.
- Cẩn thận không dùng bẫy hơi quá lớn có thể làm tăng chu kỳ hoạt động và mài mòn xảy ra. Những hệ thống thoát nước chính thường thích hợp với bẫy hơi năng suất nhỏ.
III. Hướng dẫn cách lắp đặt bẫy hơi trong nhà máy
1. Cách lắp đặt bẫy hơi trong nhà máy chuẩn nhất
- Lắp theo đúng chiều bẫy hơi với chiều đi của hơi.
- Chọn cốc ngưng hơi, cóc xả nước ngưng phù hợp với lưu lượng. VD: bẫy đồng tiền phù hợp với những vị trí ít nước ngưng; bẫy phao phù hợp vị trí mà nước ngưng nhiều như: Bộ góp nhiệt, bộ gia nhiệt, vị trí sử dụng nhiệt, đường ống chính… Việc này cần tính toán lưu lượng nước ngưng và chọn loại bẫy có lưu lượng phù hợp.
- Lắp bẫy hơi đúng loại theo phương ngang hoặc phương dọc. Vì không thể đem loại bẫy cho phương dọc lắp cho phương ngang hoặc ngược lại.
- Nên lắp thêm lọc Y trước bẫy hơi để lọc cặn tránh làm nghẹt bẫy hơi
- Lắp thêm kính quan sát đầu ra của bẫy hơi ở những vị trí bẫy quan trọng để quan sát nước ngưng có thoát ra đều hay không.
2. Các vị trí cần lắp đặt bẫy hơi - cốc ngưng hơi
a. Đặt bẫy hơi cuối đường ống chính để lấy nước ngưng
Tại vị trí này cụm bẫy hơi gồm: 2 van cầu và 1 bẫy hơi là được, không nhất thiết phải lắp van 1 chiều hoặc kính quan sát.
Sơ đồ lắp đặt cốc ngưng hơi
b. Đặt bẫy hơi trước van giảm áp trên đường hơi chính
Tại vị trí trước van giảm áp hơi nóng cần lắp đặt bộ tách nước ngưng sau đó lắp thêm bẫy hơi để đưa nước ngưng ra khỏi đường hơi. Việc này cần thiết để chất lượng hơi tốt hơn và tránh tình trạng búa nước gây hư van giảm áp.
Cụm bẫy hơi chỉ cần: van cầu -> bẫy hơi -> van cầu
c. Đặt bẫy hơi phao tại bộ góp nhiệt (bầu góp hơi)
Tại vị trí bộ góp nhiệt cụm bẫy hơi cũng chỉ gồm 2 van cầu và 1 bẫy hơi. Tùy vào lưu lượng mà ta chọn bẫy hơi phù hợp.
Bẫy hơi tại bộ góp nhiệt
d. Đặt bẫy hơi tại vị trí gia nhiệt (vị trí sử dụng nhiệt trong nhà máy)
Vị trí bẫy hơi cho giàn gia nhiệt là nơi sử dụng hơi cho mục đích: sấy khô sản phẩm, làm chín thực phẩm, hấp thực phẩm… Tại vị trí này thì cụm bẫy hơi cũng chỉ gồm: 2 van cầu và 1 bẫy hơi. Tùy vào lưu lượng và kích thước của bộ trao đổi nhiệt mà ta lắp bao nhiêu bẫy và chọn size bẫy cho phù hợp với lưu lượng.
Bẫy hơi tại vị trí gia nhiệt
Qua đây, ta có thể thấy được rằng việc lắp đặt bẫy hơi không đúng kỹ thuật có thể dẫn đến tình trạng máy vận hành sai chức năng, hoạt động kém hiệu quả… Gây tổn thất và không đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Vì vậy việc lắp đặt bẫy hơi đúng kỹ thuật đóng vai trò rất quan trọng giúp tăng tuổi thọ, hiệu suất làm việc tốt hơn, tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu chi phí.
