Vận hành lò hơi đốt than là một công việc đòi hỏi sự cẩn trọng, tỉ mỉ và kiến thức chuyên môn vững vàng. Trong môi trường sản xuất công nghiệp, hơi nước là một nguồn năng lượng không thể thiếu, và sự ổn định của lò hơi ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ dây chuyền hoạt động. Bài viết này, đúc kết từ kinh nghiệm thực tiễn, xin chia sẻ những lưu ý quan trọng và quy trình vận hành chi tiết nhằm đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu cho hệ thống của bạn.

Xem thêm:

Các mỏ than lớn nhất Việt Nam – bức tranh toàn cảnh ngành than “xương sống” năng lượng

2 Ngành Công Nghiệp Ít Ai Ngờ Than Đá Được Sử Dụng Với Lợi Nhuận Khổng Lồ

I. Tổng Quan Về Lò Hơi Đốt Than Và Tầm Quan Trọng Của Vận Hành Đúng Kỹ Thuật

Việc hiểu rõ bản chất và mục tiêu của công việc luôn là bước khởi đầu quan trọng nhất đối với bất kỳ người vận hành nào.

1.1. Lò Hơi Đốt Than Là Gì? Vai Trò Trong Công Nghiệp

Lò hơi đốt than (hay nồi hơi đốt than) là một thiết bị công nghiệp cơ bản, sử dụng năng lượng nhiệt sinh ra từ việc đốt than để đun sôi nước, tạo ra hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao.

Vai trò của nó là vô cùng lớn trong nhiều ngành:

• Sản xuất điện: Cung cấp hơi nước áp suất cao để quay tua-bin.

• Chế biến thực phẩm, đồ uống: Thanh trùng, sấy khô, nấu cô.

• Dệt may, giày da: Cung cấp hơi nhiệt cho quá trình nhuộm, sấy.

• Hóa chất, cao su: Cung cấp nhiệt lượng cho các phản ứng và quy trình lưu hóa.

Lò hơi than đá hay lò hơi đốt than không chỉ là một thiết bị sinh hơi mà còn là trái tim nhiệt năng của nhà máy, quyết định tính liên tục và chất lượng sản phẩm.

1.2. Những Rủi Ro Tiềm Ẩn Khi Vận Hành Sai Cách

Thiết bị hoạt động ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao luôn tiềm ẩn những rủi ro nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Vận hành sai quy trình có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng:

• Nổ lò hơi: Đây là rủi ro thảm khốc nhất, thường xảy ra do áp suất vượt quá giới hạn an toàn (do van an toàn hỏng) hoặc do cạn nước làm ống lửa/ống nước bị quá nhiệt, dẫn đến nứt vỡ.

• Cháy ống, ăn mòn: Do chất lượng nước cấp không đạt chuẩn, hình thành cáu cặn, làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây cháy cục bộ ống dẫn.

• Tổn thất kinh tế: Hiệu suất đốt cháy thấp, tiêu hao nhiên liệu (than) nhiều hơn mức cần thiết, gây lãng phí lớn.

• Ô nhiễm môi trường: Khói thải không được xử lý triệt để, nồng độ bụi và khí độc hại vượt quá mức cho phép.

1.3. Mục Tiêu Chính Của Việc Vận Hành An Toàn và Hiệu Quả

Mỗi hành động của người vận hành đều hướng tới hai mục tiêu cốt lõi:

1. An toàn tuyệt đối: Đảm bảo tính mạng con người và tài sản. Đây là ưu tiên số một. Mọi quy trình đều phải tuân thủ nguyên tắc an toàn, không được phép làm tắt hoặc bỏ qua.

2. Hiệu suất tối ưu: Đạt được lượng hơi nước cần thiết với chi phí nhiên liệu thấp nhất và thời gian ngừng máy ngắn nhất. Điều này bao gồm việc kiểm soát tỷ lệ không khí thừa, duy trì nhiệt độ và áp suất ổn định.

1.4. Quy Chuẩn Pháp Lý Và Yêu Cầu Đối Với Người Vận Hành

Lò hơi là thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động. Người vận hành cần nắm rõ:

• Các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN): Về an toàn thiết bị áp lực, lắp đặt, và vận hành.

• Luật Lao động và các quy định về an toàn, vệ sinh lao động.

• Giấy phép và chứng chỉ: Người trực tiếp vận hành phải được đào tạo bài bản và có chứng chỉ vận hành lò hơi do cơ quan có thẩm quyền cấp.

Việc tuân thủ pháp luật không chỉ là trách nhiệm mà còn là cách để bảo vệ chính bản thân người lao động và doanh nghiệp.

II. Chuẩn Bị Trước Khi Khởi Động – Yếu Tố Quyết Định Sự An Toàn Và Ổn Định

Giai đoạn chuẩn bị đóng vai trò quyết định đến sự an toàn, ổn định và tuổi thọ của lò hơi. Không nên xem nhẹ bất kỳ bước kiểm tra nào dưới đây.

2.1. Kiểm Tra Tổng Thể Hệ Thống Cung Cấp Nhiên Liệu (Than)

Than là “thức ăn” của lò hơi. Cần kiểm tra kỹ lưỡng:

• Chất lượng than: Đảm bảo than đã được sàng lọc, có độ ẩm và kích cỡ phù hợp với thiết kế buồng đốt. Than quá ẩm sẽ gây khó cháy và giảm hiệu suất; than có kích cỡ không đồng đều sẽ gây cháy không đều.

• Dự trữ: Kiểm tra lượng than dự trữ có đủ cho ca làm việc hoặc theo kế hoạch sản xuất hay không.

• Hệ thống vận chuyển: Băng tải, gàu tải, phễu cấp than phải hoạt động trơn tru, không kẹt, không rách. Đảm bảo than được cấp vào buồng đốt đúng theo yêu cầu.

2.2. Kiểm Tra Mực Nước, Hệ Thống Cấp Nước Và Thiết Bị Đo Lường

Nước là yếu tố sống còn.

• Mực nước ban đầu: Mực nước trong lò phải ở mức an toàn cao nhất (thường là 2/3 ống thủy hoặc theo quy định của nhà sản xuất).

• Ống thủy sáng: Đảm bảo ống thủy tinh hoặc thiết bị đo mực nước hoạt động tốt, sạch sẽ và cho thấy mực nước rõ ràng, chính xác.

• Bơm cấp nước: Kiểm tra bơm chính và bơm dự phòng (kể cả bơm bằng tay nếu có) phải hoạt động tốt, không rò rỉ.

• Kiểm tra van: Đảm bảo các van trên đường cấp nước, van xả đáy, van xả khí, van hơi chính đang ở trạng thái chuẩn bị (van xả khí mở, van hơi chính đóng).

2.3. Kiểm Tra Hệ Thống An Toàn: Van An Toàn, Còi Báo Động, Áp Kế

Hệ thống an toàn là tuyến phòng thủ cuối cùng.

• Van an toàn: Kiểm tra cơ cấu hoạt động của van an toàn. Mặc dù không tự ý điều chỉnh điểm cài đặt, nhưng cần kiểm tra xem van có bị kẹt, rỉ sét, hoặc có dấu hiệu rò rỉ hay không. Đảm bảo chì niêm phong còn nguyên vẹn.

• Thiết bị đo lường: Áp kế (đồng hồ đo áp suất) phải còn trong thời hạn kiểm định, kim chỉ thị phải chính xác và hoạt động linh hoạt. Nhiệt kế phải hiển thị đúng nhiệt độ.

• Thiết bị cảnh báo: Kiểm tra còi báo động khi áp suất hoặc mực nước vượt ngưỡng (quá cao hoặc quá thấp) phải hoạt động tốt.

2.4. Vệ Sinh Buồng Đốt, Loại Bỏ Xỉ Than, Tro Tàn Cũ

Buồng đốt sạch sẽ là tiền đề cho quá trình đốt cháy hiệu quả.

• Vệ sinh buồng đốt: Loại bỏ tro, xỉ còn sót lại từ ca trước. Đảm bảo không có vật lạ (như giẻ lau, dụng cụ) rơi vào buồng đốt hoặc đường khói.

• Kiểm tra đường khói: Đảm bảo đường khói thông thoáng, không bị tắc nghẽn bởi tro hoặc bồ hóng tích tụ, tránh hiện tượng phản ứng cháy ngược hoặc giảm lưu lượng hút.

• Kiểm tra lưới/ghi lò: Đảm bảo lưới/ghi không bị hư hỏng, cong vênh và cơ cấu gạt xỉ (nếu có) hoạt động tốt.

2.5. Các Bước Thử Nghiệm Thiết Bị Phụ Trợ (Bơm, Quạt, Lưới Đốt)

Các thiết bị phụ trợ giúp quá trình vận hành được liền mạch:

• Bơm nước: Khởi động chạy thử từng bơm để kiểm tra lưu lượng, áp suất và độ ổn định của động cơ.

• Quạt hút (ID Fan) và Quạt đẩy (FD Fan): Chạy thử để kiểm tra chiều quay, độ rung và âm thanh hoạt động. Đảm bảo van điều tiết gió (damper) hoạt động linh hoạt.

• Lưới đốt (Stoker – nếu có): Chạy thử ở tốc độ chậm để đảm bảo cơ cấu vận chuyển than và gạt xỉ hoạt động bình thường, không bị kẹt.

Lưu ý: Việc kiểm tra phải được ghi chép đầy đủ vào sổ nhật ký vận hành trước khi chuyển sang bước khởi động.

III. Quy Trình Khởi Động Và Vận Hành Lò Hơi Đốt Than Chi Tiết

Khởi động là giai đoạn chuyển tiếp, cần thực hiện từ tốn và có kiểm soát để tránh sốc nhiệt, sốc áp suất.

3.1. Kỹ Thuật Mồi Lửa Và Nâng Nhiệt Độ Buồng Đốt Ban Đầu

• Mồi lửa an toàn: Sử dụng vật liệu dễ cháy (dầu, củi khô, hoặc than nhỏ/bã mía khô) để mồi lửa. Không được dùng xăng dầu hoặc các chất dễ bay hơi khác vì có nguy cơ cháy ngược.

• Thông gió ban đầu: Trước khi mồi lửa, phải vận hành quạt hút và quạt đẩy trong vài phút để loại bỏ khí dễ cháy (nếu có) tích tụ trong buồng đốt và đường khói, đảm bảo an toàn.

• Đốt cháy từ từ: Cho một lượng than nhỏ ban đầu. Nâng nhiệt độ buồng đốt và các bộ phận kim loại từ từ để tránh hiện tượng sốc nhiệt gây nứt hoặc biến dạng.

3.2. Quy Trình Nâng Áp Suất Hơi Nước Lên Mức Vận Hành Tiêu Chuẩn

Quá trình tăng áp suất cần được thực hiện chậm rãi, theo hướng dẫn của nhà sản xuất (thường không quá $1$ bar mỗi $15$ phút).

• Xả khí: Phải giữ van xả khí mở cho đến khi hơi nước tinh khiết thoát ra. Việc này giúp loại bỏ không khí và các khí không ngưng (non-condensable gases) tích tụ trong lò.

• Đóng van hơi chính: Chỉ mở van hơi chính và kết nối hơi với tải sử dụng khi áp suất đã đạt gần đến mức vận hành. Tuyệt đối không xả hơi ra ngoài quá nhiều trong giai đoạn này.

• Kiểm tra rò rỉ: Trong lúc áp suất tăng, cần theo dõi kỹ các mối nối, mặt bích, van xem có hiện tượng rò rỉ hơi nước hay không.

3.3. Điều Chỉnh Tải (Lượng Than Và Lượng Gió) Để Đạt Hiệu Suất Tối Ưu

Đây là kỹ thuật cốt lõi. Nhiệm vụ là cân bằng giữa lượng than (nhiên liệu) và lượng gió (oxy).

• Nguyên tắc cân bằng: Tăng hoặc giảm lượng than phải đi đôi với việc điều chỉnh lưu lượng gió tương ứng. Quá nhiều gió sẽ làm giảm nhiệt độ và kéo nhiệt ra ngoài; Quá ít gió sẽ gây cháy không hết, sinh ra khói đen (CO) và lãng phí than.

• Quan sát ngọn lửa: Ngọn lửa lý tưởng phải có màu vàng sáng, cháy đều, và không có khói đen dày đặc thoát ra ở ống khói (trừ khói trắng do hơi nước).

3.4. Giám Sát Liên Tục Các Thông Số Quan Trọng (Áp Suất, Nhiệt Độ, Mực Nước)

Người vận hành phải luôn giữ trạng thái cảnh giác cao độ và theo dõi các thông số:

• Mực nước: Đây là thông số quan trọng nhất, phải luôn nằm giữa giới hạn cho phép. Cần kiểm tra song song cả ống thủy và đồng hồ điện tử. Nếu mực nước dao động mạnh, cần tìm nguyên nhân và điều chỉnh cấp nước kịp thời.

• Áp suất: Phải ổn định ở mức vận hành. Nếu áp suất tăng quá nhanh, phải giảm tải than và tăng lưu lượng hơi ra (nếu an toàn).

• Nhiệt độ khói thải: Nhiệt độ khói thải cao bất thường là dấu hiệu lò hơi đang mất nhiệt (hiệu suất thấp) hoặc có vấn đề về cáu cặn.

3.5. Xử Lý Hiện Tượng Tro Xỉ Và Điều Chỉnh Tốc Độ Lưới Đốt (Nếu Có)

• Xỉ than: Tro xỉ phải được đưa ra khỏi buồng đốt một cách liên tục và đều đặn. Nếu xỉ còn lẫn than chưa cháy hết (dạng đen), cần điều chỉnh tỷ lệ gió hoặc tốc độ lưới đốt để kéo dài thời gian cháy.

• Điều chỉnh lưới đốt: Tốc độ lưới đốt (nếu là lò hơi cơ giới) cần được điều chỉnh tùy theo tải. Tải cao, cần tăng tốc độ cấp than và tốc độ lưới đốt để than cháy hết trước khi ra ngoài.

IV. Các Phương Pháp Duy Trì Hiệu Suất Và Bảo Trì Trong Quá Trình Vận Hành

Hiệu suất cao không tự nhiên mà có, đó là kết quả của các biện pháp duy trì và bảo dưỡng chủ động.

4.1. Kỹ Thuật Xả Nước, Xả Cặn Định Kỳ Để Tránh Ăn Mòn Và Đóng Cáu

Xả nước lò hơi là việc làm thường xuyên, bắt buộc.

• Xả đáy (Bottom Blowdown): Xả cặn lắng và bùn ở phần thấp nhất của lò. Thường thực hiện một lần mỗi ca hoặc theo nhu cầu thực tế của nước. Thao tác xả phải dứt khoát, nhanh chóng để tránh làm lạnh cục bộ.

• Xả liên tục (Continuous Blowdown): Dùng để kiểm soát nồng độ chất rắn hòa tan (TDS) trong nước. Thường xả một lượng nhỏ và liên tục theo mức TDS cho phép.

4.2. Quản Lý Chất Lượng Nước Cấp (Xử Lý Hóa Chất, Kiểm Tra TDS)

Nước cấp lò hơi phải được xử lý triệt để trước khi đưa vào lò.

• • Loại bỏ khoáng chất: Cáu cặn hình thành do các khoáng chất trong nước (như Canxi, Magie) kết tủa lại trên bề mặt trao đổi nhiệt, làm giảm hiệu suất và gây cháy ống. Cần sử dụng hệ thống làm mềm nước hoặc thẩm thấu ngược (RO).

  • Kiểm tra TDS: Tổng chất rắn hòa tan phải được kiểm soát. TDS quá cao sẽ làm tăng nguy cơ kéo theo nước (carryover) khi hơi bốc lên.

  • Sử dụng hóa chất: Bổ sung hóa chất chống cáu cặn và hóa chất kiểm soát pH (thường duy trì pH $\approx 10.5 – 11.5$) để ngăn ngừa ăn mòn.

4.3. Giám Sát Và Tối Ưu Hóa Tỷ Lệ Không Khí Thừa (Điều Chỉnh Quạt Gió)

Tỷ lệ không khí thừa (% Excess Air) là thước đo hiệu suất đốt cháy.

• Tỷ lệ lý tưởng: Tối ưu là giữ tỷ lệ không khí thừa ở mức thấp nhất có thể mà vẫn đảm bảo than cháy hết. Than quá ẩm cần nhiều gió hơn. Than chất lượng cao, buồng đốt tốt có thể hoạt động với không khí thừa thấp hơn.

• Kiểm tra CO và O2: Cần sử dụng máy phân tích khí thải để đo nồng độ $O_2$ và $CO$ trong khói. $O_2$ cao là dư gió; $CO$ cao là thiếu gió hoặc cháy không hết.

4.4. Quy Trình Tắt Lò Hơi Khẩn Cấp Và Tắt Lò Hơi Theo Kế Hoạch

Người vận hành phải thuộc lòng cả hai quy trình này:

• Tắt lò khẩn cấp: Được áp dụng khi có sự cố nghiêm trọng (cạn nước, áp suất vượt ngưỡng, nổ ống, cháy lớn). Ngắt ngay lập tức việc cấp than và cấp gió. Tắt các bơm và quạt. Không được xả hơi đột ngột mà phải chờ áp suất giảm tự nhiên hoặc xả từ từ qua van xả khí. Tuyệt đối không cấp nước vào lò đang bị cạn nước nghiêm trọng, vì nước lạnh vào kim loại nóng sẽ gây nổ.

• Tắt lò theo kế hoạch: Giảm tải từ từ. Ngừng cấp than và gió, tiếp tục cấp nước đến mức cao nhất. Duy trì mực nước cho đến khi áp suất giảm gần về $0$. Sau đó mới tiến hành vệ sinh, bảo trì.

V. Những Lưu Ý Quan Trọng Khác Và Giải Pháp Cho Các Sự Cố Thường Gặp

Dù chuẩn bị kỹ đến đâu, sự cố vẫn có thể xảy ra. Quan trọng là người vận hành phải biết cách xử lý bình tĩnh và đúng kỹ thuật.

5.1. Xử Lý Khi Mực Nước Thấp Hơn Mức Cho Phép (Cấp Cứu Nước)

Mực nước thấp là tình trạng nguy hiểm nhất.

• Nếu thấp dưới mức tối thiểu nhưng vẫn còn hiển thị: Giảm tải ngay lập tức (ngừng cấp than, giảm gió). Cấp nước từ từ bằng bơm dự phòng. Nếu mực nước ổn định trở lại, tiếp tục theo dõi.

• Nếu không nhìn thấy mực nước (cạn khô): Tắt lò khẩn cấp theo quy trình (ngừng than, ngừng gió). Không được cấp nước. Phải cách ly lò hơi, hạ áp suất về $0$, sau đó chờ lò nguội hoàn toàn mới kiểm tra tình trạng buồng đốt, ống lò và tiến hành sửa chữa. Việc cấp nước vào lò cạn khi đang nóng có thể gây nổ hơi nước.

5.2. Hướng Dẫn Xử Lý Khi Áp Suất Vượt Quá Giới Hạn An Toàn

Áp suất cao hơn mức cho phép là dấu hiệu của việc van an toàn không hoạt động hoặc tải sử dụng bị giảm đột ngột.

• Hành động nhanh chóng: Giảm tải ngay lập tức (ngừng than, giảm gió). Nếu van an toàn không tự mở, người vận hành phải mở van xả hơi bằng tay (nếu có van xả phụ) hoặc mở van xả đáy một cách nhẹ nhàng, từ từ để giảm áp.

• Kiểm tra van an toàn: Nếu áp suất tăng đến ngưỡng cài đặt mà van an toàn không mở, phải tắt lò khẩn cấp và không vận hành lại cho đến khi van an toàn được kiểm tra và sửa chữa bởi kỹ thuật viên chuyên nghiệp.

5.3. Biện Pháp Khắc Phục Khi Lò Hơi Bị Tắt Lửa Hoặc Cháy Không Đều

Sự cố này thường do chất lượng than, cấp gió hoặc quá trình mồi lửa không tốt.

• Tắt lửa: Nếu lửa tắt hoàn toàn, phải ngừng cấp than ngay lập tức. Thông gió lò trong vài phút để loại bỏ khói và khí dễ cháy. Sau đó, tiến hành mồi lửa lại theo quy trình khởi động ban đầu, đảm bảo than được sấy nóng và cấp gió đúng mức.

• Cháy không đều: Thường do than có độ ẩm không đồng đều hoặc phân phối gió không cân bằng. Cần điều chỉnh lại van gió ở các khu vực khác nhau của buồng đốt và kiểm tra lại hệ thống cấp than.

5.4. Đào Tạo Và Nâng Cao Năng Lực Cho Đội Ngũ Vận Hành

Con người là yếu tố then chốt. Mọi hệ thống vận hành, dù hiện đại đến đâu, vẫn cần một đội ngũ vận hành có kiến thức, có trách nhiệm và được đào tạo liên tục.

• Đào tạo định kỳ: Tổ chức các buổi huấn luyện về quy trình vận hành, xử lý sự cố, và cập nhật các quy chuẩn kỹ thuật mới nhất.

• Diễn tập tình huống: Thường xuyên diễn tập các tình huống khẩn cấp (cạn nước, quá áp) để người vận hành có phản xạ nhanh và chính xác dưới áp lực.

• Văn hóa an toàn: Xây dựng văn hóa làm việc không chủ quan, tôn trọng quy trình, và luôn đặt an toàn lên hàng đầu.

Việc vận hành lò hơi đốt than là một hành trình học hỏi không ngừng. Bằng cách tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình chuẩn bị, khởi động, duy trì và sẵn sàng xử lý sự cố, chúng ta sẽ đảm bảo được nguồn hơi nước ổn định, an toàn, và đạt hiệu suất cao nhất.