Hiện tượng thủy kích lò hơi là một vấn đề nghiêm trọng thường gặp trong quá trình vận hành hệ thống hơi công nghiệp. Việc hiểu rõ bản chất, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa hiện tượng này không chỉ giúp đảm bảo an toàn cho thiết bị mà còn bảo vệ tính mạng người vận hành. Trong bài viết này, Kim Trường Phúc sẽ phân tích chi tiết về thủy kích lò hơi và đưa ra những giải pháp khắc phục hiệu quả. Mời bạn cùng theo dõi!

1. Hiện tượng thủy kích lò hơi là gì?

Thủy kích lò hơi (Steam hammer) còn được biết đến với tên gọi khác là hiện tượng búa nước (Water Hammer). Hiện tượng này xảy ra khi nước ngưng tụ bên trong đường ống không được xả thải kịp thời, tạo thành những "nút nước" và bị đẩy di chuyển với vận tốc cực cao, thường vượt quá 30m/s.

Khi những khối nước ngưng này di chuyển với động năng khổng lồ và va chạm vào các đoạn ống cong, nhánh rẽ hoặc các thiết bị phụ trợ, chúng sẽ gây ra những cú va đập mạnh vào thành ống. Lực tác động này có thể dẫn đến nhiều hậu quả như rung động dữ dội, xô lệch vị trí ống, xuất hiện vết nứt, gãy đường ống, hoặc thậm chí gây nổ toàn bộ đoạn ống. Đây là một hiện tượng nguy hiểm có khả năng gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về an toàn và kinh tế.


Hiện tượng thuỷ kích lò hơi xảy ra khi nước ngưng tụ không được xả kịp thời,
tạo ra "nút nước" di chuyển tốc độ cao

2. Nguyên nhân gây thủy kích lò hơi

Việc xác định chính xác nguyên nhân gây ra hiện tượng thủy kích lò hơi là bước đầu tiên để có thể đưa ra các biện pháp phòng ngừa hiệu quả. Dưới đây là hai nguyên nhân chính thường gặp trong thực tế vận hành:

Nước ngưng tụ tốc độ cao:

Trong quá trình vận chuyển hơi nước qua đường ống, do hiệu suất truyền nhiệt không đạt yêu cầu hoặc mất mát nhiệt tự nhiên, hơi nước sẽ bị làm lạnh và chuyển hóa thành nước ngưng. Những giọt nước ngưng này không tự biến mất mà sẽ bị áp lực hơi nóng từ phía sau đẩy đi, hình thành nên các làn sóng nước di chuyển.

Trong quá trình di chuyển dọc theo đường ống, các giọt nước ngưng nhỏ lẻ sẽ tích tụ, kết hợp với nhau tạo thành những hố nước, túi nước có kích thước ngày càng lớn. Khi những khối nước này chạm phải các đoạn ống bị uốn cong hoặc gặp các van ngăn, điểm phân nhánh, chúng sẽ va đập mạnh vào thành ống, gây ra hiện tượng búa nước hay thủy kích.

Nước ngưng tụ đột ngột:

Hiện tượng thủy kích lò hơi có thể xuất hiện tại hệ thống thu hồi nước ngưng, hệ thống phân phối hơi nước hoặc ngay tại các thiết bị tiêu thụ hơi nếu việc loại bỏ nước ngưng không được thực hiện một cách kịp thời và triệt để.


Hiện tượng thủy kích lò hơi có thể xảy ra nếu nước ngưng không được loại bỏ kịp thời

Sự khác biệt về thể tích riêng giữa hơi nước và nước ngưng là rất lớn - nước ngưng có thể tích riêng nhỏ hơn hơi nước tới 1000 lần. Chính vì vậy, khi hơi nước tiếp xúc với nước ngưng lạnh và bị ngưng tụ đột ngột, thể tích của khối hơi nước sẽ co lại một cách nhanh chóng và mạnh mẽ.

Khoảng không gian mà hơi nước từng chiếm giữ lập tức bị thu hẹp và được thay thế bởi nước ngưng. Điều này tạo ra một vùng chân không cục bộ, khiến các dòng nước ngưng xung quanh lao vào nhau với vận tốc cao, va chạm dữ dội và tạo nên hiện tượng búa nước, dẫn đến thủy kích trong đường ống.

3. Dấu hiệu nhận biết hiện tượng thủy kích lò hơi

Mặc dù hiện tượng thủy kích lò hơi rất nguy hiểm, nhưng nó thường có những dấu hiệu cảnh báo rõ ràng trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng. Việc nhận biết kịp thời các dấu hiệu này sẽ giúp người vận hành có biện pháp xử lý phù hợp, giảm thiểu tối đa rủi ro. Các dấu hiệu điển hình bao gồm:

Đường ống rung giật, va đập: Khi hơi nóng lưu thông, bạn có thể quan sát thấy đường ống bị rung lắc hoặc va đập bất thường.
Tiếng ồn lớn bất thường: Phát ra những âm thanh kêu lớn, tiếng đập mạnh từ bên trong đường ống, đặc biệt khi khởi động hệ thống.
Biến dạng đường ống: Xuất hiện các dấu hiệu như gãy, cong vênh, biến dạng hoặc thậm chí vỡ đường ống.
Rò rỉ hơi nước: Phát hiện các điểm rò rỉ hơi nóng tại mối nối, thân ống hoặc các vị trí bị tác động.
Hư hỏng thiết bị: Các thiết bị kết nối trên đường ống như van, bộ điều áp bị hư hại.
Sụt giảm áp suất: Các thiết bị đo lường, cảm biến áp suất ghi nhận sự sụt giảm áp lực đột ngột trong hệ thống.


Rò rỉ hơi nước có thể là dấu hiệu của thuỷ kích lò hơi

4. Hậu quả của thủy kích lò hơi

Hiện tượng thủy kích lò hơi không chỉ gây ảnh hưởng đến thiết bị mà còn đe dọa nghiêm trọng đến an toàn con người và hiệu quả sản xuất. Các hậu quả cụ thể bao gồm:

Hư hỏng thiết bị nghiêm trọng: Lực tác động cực lớn từ thủy kích có thể tạo ra áp suất tăng đột biến lên đến 10MPa (100bar) hoặc có thể cao hơn tùy điều kiện. Áp lực khổng lồ này đủ sức gây nứt, vỡ hoặc làm hư hại nghiêm trọng đường ống dẫn hơi, các thiết bị tiêu thụ hơi như nồi nấu, máy sấy, bình trao đổi nhiệt, và cả các loại van hơi công nghiệp chuyên dụng.
Nguy hiểm đến tính mạng con người: Khi đường ống bị vỡ hoặc rò rỉ do búa nước, hơi nóng ở nhiệt độ cao sẽ phun ra ngoài không kiểm soát được. Điều này có thể gây bỏng nặng, thậm chí đe dọa tính mạng của người vận hành và công nhân làm việc gần khu vực đó. Đây là mối nguy hiểm lớn nhất đối với an toàn lao động.
Gián đoạn sản xuất và tổn thất kinh tế: Khi lò hơi hoặc hệ thống đường ống bị hư hỏng do thủy kích, toàn bộ quá trình sản xuất sẽ buộc phải dừng lại để sửa chữa. Thời gian ngừng máy kéo dài không chỉ gây thiệt hại về chi phí sửa chữa thiết bị mà còn dẫn đến tổn thất doanh thu, ảnh hưởng đến uy tín và khả năng cung ứng sản phẩm của doanh nghiệp.


Thuỷ kích lò hơi gây hư hỏng thiết bị và nguy hiểm đến an toàn của người lao động

5. Cách khắc phục và phòng tránh hiện tượng thủy kích lò hơi

Để khắc phục và ngăn ngừa hiện tượng thủy kích lò hơi một cách hiệu quả, cần áp dụng đồng bộ các biện pháp kỹ thuật và quản lý vận hành. Dưới đây là những giải pháp được khuyến nghị:

Lắp đặt đường ống hơi với đầu vào (điểm cấp hơi) cao hơn đầu ra (điểm tiêu thụ) để tạo điều kiện thuận lợi cho nước ngưng tự trọng lực chảy xuống và thoát ra dễ dàng.
Sử dụng côn thu lệch tâm thay cho côn thu đồng tâm tại các điểm thay đổi đường kính ống để hạn chế sự tích tụ nước ngưng ở đáy ống.
Tại các vị trí giao nhau, phân nhánh của đường ống hơi, cần lắp đặt bộ góp (header) kèm túi gom nước ngưng để thu hồi và xả nước ngưng một cách hiệu quả.
Lắp đặt thiết bị tách ẩm dạng ly tâm (Separator) trước khi hơi đi vào các thiết bị sử dụng để tăng độ khô của hơi và loại bỏ tối đa nước ngưng.
Lắp đặt bẫy hơi (steam trap) dọc theo đường ống chính với khoảng cách 30-50m/bẫy để liên tục xả nước ngưng ra khỏi hệ thống.
Các túi gom nước ngưng phải được thiết kế với kích thước đủ lớn, đảm bảo nước ngưng không bị cuốn trôi qua điểm gom.
Thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng lò hơi và toàn bộ hệ thống theo định kỳ để phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, kịp thời khắc phục trước khi nguy cơ thủy kích xảy ra.
Nhân viên vận hành cần được đào tạo bài bản, nắm vững quy trình nạp nước, điều chỉnh nhiệt độ, áp suất một cách chính xác và an toàn để tránh gây ra thủy kích lò hơi.

Tóm lại, hiện tượng thủy kích lò hơi là một trong những nguy cơ tiềm ẩn nghiêm trọng trong hệ thống hơi công nghiệp, có thể gây ra thiệt hại lớn về tài sản và đe dọa an toàn tính mạng con người. Thông qua các biện pháp thiết kế hợp lý, lắp đặt đầy đủ thiết bị phụ trợ và thực hiện đúng quy trình vận hành, doanh nghiệp hoàn toàn có thể kiểm soát và phòng ngừa thủy kích một cách hiệu quả. Nếu bạn muốn được tư vấn chi tiết hơn về thuỷ kích lò hơi hoặc hệ thống lò hơi công nghiệp, hãy liên hệ Kim Trường Phúc để được hỗ trợ nhanh chóng!