Xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất và độ bền của lò hơi. Nước không đạt chuẩn sẽ gây cáu cặn, ăn mòn và làm suy giảm khả năng truyền nhiệt nghiêm trọng. Vì vậy, hệ thống xử lý nước cần được thiết kế theo nhiều cấp, đảm bảo loại bỏ từ tạp chất cơ học đến ion hòa tan và khí hòa tan. Quý khách hãy theo dõi bài viết dưới đây của ATS Water Technology để hiểu chi tiết hơn.

1. Các vấn đề liên quan đến nước cấp cho ngành nhiệt điện

Nước cấp không đạt chuẩn sẽ gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng trong quá trình vận hành, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ thiết bị:

  • Cáu cặn vô cơ (Scaling): Các muối khoáng như CaCO₃, CaSO₄ hoặc silica kết tủa và bám trên bề mặt trao đổi nhiệt của lò hơi. Lớp cáu cặn này làm giảm khả năng truyền nhiệt, tăng tiêu hao nhiên liệu và có thể gây quá nhiệt cục bộ dẫn đến hư hỏng ống lò.
  • Ăn mòn (Corrosion): Sự hiện diện của oxy hòa tan, CO₂ hoặc pH không phù hợp có thể gây ăn mòn kim loại trong hệ thống. Điều này làm suy giảm độ bền thiết bị, gây rò rỉ và tăng chi phí bảo trì.
  • Ô nhiễm vi sinh và hữu cơ: Các chất hữu cơ và vi sinh vật có thể hình thành lớp màng sinh học (biofilm), gây tắc nghẽn và làm giảm hiệu quả vận hành của hệ thống trao đổi nhiệt và màng lọc.
  • Tích tụ chất rắn hòa tan (TDS): Nồng độ TDS cao làm tăng nguy cơ đóng cặn và ảnh hưởng đến chất lượng hơi nước, đặc biệt trong các hệ thống áp suất cao.
Các vấn đề liên quan đến nước cấp cho ngành nhiệt điện
Cáu cặn bám trong lò hơi

2. Tiêu chuẩn nước cấp cho nhà máy nhiệt điện

Trong nhà máy nhiệt điện, nước cấp cho lò hơi phải đạt độ tinh khiết rất cao nhằm hạn chế cáu cặn, ăn mòn và đảm bảo chất lượng hơi cung cấp cho turbine. Việc kiểm soát các chỉ tiêu này không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất trao đổi nhiệt, mà còn quyết định tuổi thọ thiết bị và độ ổn định vận hành của toàn hệ thống.

Theo TCVN 12728:2019, các chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho nồi hơi và nước bên trong nồi hơi phải được kiểm soát nghiêm ngặt, không được vượt quá các giá trị quy định trong tiêu chuẩn tương ứng với loại nồi hơi và điều kiện vận hành. 

Đối với các nồi hơi áp suất cao có sử dụng hơi cho turbine (điển hình trong nhà máy nhiệt điện), các yêu cầu chất lượng nước cấp thực tế thường tiệm cận với các giá trị nghiêm ngặt nhất (nồi hơi ống nước có quá nhiệt, áp suất cao).

Tiêu chuẩn nước cấp cho nhà máy nhiệt điện

Dưới đây là các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng thường được áp dụng:

Chỉ tiêu Đơn vị Trị số ứng với áp suất làm việc p (MPa) (Chú thích 1)
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 10,3 < p ≤ 13,8
Nước cấp cho nồi hơi
Hàm lượng oxy hòa tan (đo trước khi bổ sung hóa chất khử oxy), O2 ppm (mg/l) < 0,007 < 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 ≤ 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 ≤ 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 0
pH ở 25 °C – 8,3 – 10 8,3 – 10 8,3 – 10 8,3 – 10 8,3 – 10 8,8 – 9,6 8,8 – 9,6 8,8 – 9,6
Tổng cacbon hữu cơ không bay hơi, C ppm (mg/l) < 1 < 1 < 0,5 < 0,5 <0,5 < 0,2 < 0,2 < 0,2
Hàm lượng các sản phẩm có nguồn gốc dầu lửa ppm (mg/l) < 1 < 1 < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,2 < 0,2 < 0,2
Nước bên trong nồi hơi (nước lò)
Silica, SiO2 ppm (mg/l) ≤ 150 ≤ 90 ≤ 40 ≤ 30 ≤ 20 ≤ 8 ≤ 2 ≤ 1
Tổng độ kiềm ppm (mg/l) < 700 < 600 < 500 < 200 < 150 < 100 (xem chú thích 2) (xem chú thích 2)
Độ kiềm OH tự do ppm (mg/l) Không quy định Không quy định Không quy định Không quy định Không quy định Không quy định (xem chú thích 2) (xem chú thích 2)
Độ dẫn điện ở 25°c (xem chú thích 3 và 4) µS/cm 5400 – 1100 4600 – 900 3800 – 800 1500 – 300 1200 – 200 1000 – 200 ≤ 150 ≤ 80
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước ngưng từ hơi bão hòa
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) ppm (mg/l) 1,0 – 0,2 1,0 – 0,2 1,0 – 0,2 0,5 – 0,1 0,5 – 0,1 0,5 – 0,1 0,1 0,1

CHÚ THÍCH:

  1. Các trị số này áp dụng cho các nồi hơi làm việc trong các điều kiện sau:
    • Có bộ quá nhiệt, có sử dụng hơi cho tuabin, hoặc công nghệ có yêu cầu nghiêm ngặt về độ sạch của hơi.
    • Yêu cầu về độ sạch của hơi bão hòa: theo trị số tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước ngưng từ hơi bão hòa quy định trong bảng trên.
  2. Trong các trường hợp này độ kiềm hydroxit natri hoặc kali tự do không phép được tồn tại. Một lượng nhỏ trong tổng độ kiềm sẽ hiện diện và có thể đo lường được với việc điều chỉnh pH bằng phosphat được sử dụng ở các dải áp suất cao này.
  3. Quy đổi ra tổng chất rắn hòa tan (TDS): 1 ppm (mg/l) có độ dẫn điện bằng 2 µS/cm4.
  4. Độ dẫn điện nêu trong bảng này là giá trị khuyến nghị. Khi áp dụng, cần căn cứ vào yêu cầu về độ sạch của hơi theo mục đích sử dụng để xác định giá trị cụ thể.

Bảng: Chỉ tiêu chất lượng nước cấp cho nồi hơi và nước ở bên trong nồi hơi đối với nồi hơi ống nước có quá nhiệt

3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện

Hệ thống xử lý nước cấp lò hơi cho nhà máy nhiệt điện được xây dựng theo nguyên tắc xử lý nhiều cấp, trong đó nước được làm sạch dần từ tạp chất cơ học đến các thành phần hòa tan và khí hòa tan. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra nước có độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt của lò hơi áp suất cao, đồng thời hạn chế tối đa cáu cặn và ăn mòn trong quá trình vận hành.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện

3.1. Giai đoạn tiền xử lý

Ở giai đoạn đầu, nước nguồn được đưa qua thiết bị lọc thô tự động với cấp lọc khoảng 200-300 µm nhằm loại bỏ rác, cặn lớn và các hạt có kích thước thô. Đây là bước quan trọng để bảo vệ các thiết bị xử lý phía sau.

Sau đó, nước tiếp tục đi qua hệ thống màng siêu lọc (UF) với kích thước lỗ màng khoảng 0,02 µm. Tại đây, các hạt cặn mịn, chất keo, nhũ tương và vi sinh vật được loại bỏ gần như hoàn toàn, giúp nước đạt độ trong cao và chỉ số SDI thấp – điều kiện cần thiết để hạn chế fouling cho màng RO.

Trước khi vào công đoạn xử lý áp lực cao, nước được lọc tinh ở cấp 1-5 µm để giữ lại các hạt còn sót lại. Đồng thời, hệ thống châm hóa chất chống cáu cặn được vận hành nhằm kiểm soát nguy cơ kết tủa của các muối ít tan như CaCO₃, CaSO₄ và silica trong điều kiện nồng độ cao.

lọc đĩa tự rửa amiad

3.2. Giai đoạn xử lý chính

Sau tiền xử lý, nước được đưa vào hệ thống thẩm thấu ngược (RO) – công đoạn chính để loại bỏ các chất hòa tan. Dưới tác động của áp suất cao, nước đi qua màng bán thấm, trong khi các ion, kim loại nặng, vi khuẩn và hợp chất hữu cơ bị giữ lại trong dòng cô đặc.

Với cơ chế này, hệ thống RO có thể loại bỏ tới khoảng 99,89% tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS), giúp nâng cao đáng kể độ tinh khiết của nước. Tùy thuộc vào nguồn nước mà số cấp (pass) RO sẽ được áp dụng cho phù hợp. Đối với nhà máy nhiệt điện, nước sau RO thường được xử lý bổ sung bằng công nghệ EDI để khử ion sâu, đáp ứng yêu cầu nước cấp cho lò hơi áp suất cao.

Tiếp theo, nước được đưa qua thiết bị khử khí (Degasser) nhằm loại bỏ khí hòa tan – tác nhân chính gây ăn mòn điện hóa trong hệ thống nhiệt. Trong một số trường hợp, hệ thống còn kết hợp châm hóa chất khử oxy để đảm bảo kiểm soát triệt để hàm lượng khí hòa tan.

hệ thống edi

3.3. Giai đoạn bảo dưỡng và duy trì hiệu suất

Trong quá trình vận hành, màng RO và các thiết bị xử lý sẽ dần bị bám cặn do tích tụ các chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh. Hiện tượng này làm tăng chênh áp, giảm lưu lượng và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hệ thống.

Để duy trì hiệu quả hoạt động, hệ thống cần được vệ sinh định kỳ bằng phương pháp CIP (Clean In Place). Quá trình này sử dụng các dung dịch hóa chất chuyên dụng để loại bỏ các dạng cáu cặn như calcium carbonate, silica, hydroxide kim loại, cũng như cáu cặn hữu cơ và màng sinh học.

Bên cạnh đó, việc kiểm soát các thông số vận hành như SDI, áp suất và lưu lượng giúp hạn chế tái cáu cặn, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

hóa chất rửa màng

4. Những lưu ý khi thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhiệt điện

Khi thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện, cần đảm bảo vừa đạt tiêu chuẩn nước lò hơi, vừa vận hành ổn định và hạn chế cáu cặn, ăn mòn. Các lưu ý quan trọng gồm:

  • Đánh giá chính xác nước nguồn: Phân tích các chỉ tiêu như độ cứng, TDS (tổng chất rắn hòa tan), silica, sắt, mangan… để lựa chọn đúng công nghệ xử lý.
  • Kiểm soát cáu cặn và ăn mòn: Kết hợp châm hóa chất chống cáu cặn, chống vi sinh, điều chỉnh pH và khử khí (loại bỏ oxy hòa tan) để bảo vệ lò hơi và đường ống.
  • Lựa chọn công nghệ phù hợp: Thông thường cần kết hợp RO (thẩm thấu ngược) và EDI (khử ion sâu) để đạt độ tinh khiết cao cho lò hơi áp suất cao.
  • Thiết kế hệ thống vận hành ổn định: Kiểm soát các thông số như lưu lượng, áp suất, chỉ số SDI (< 3) để hạn chế bám cặn màng và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
  • Trang bị hệ thống vệ sinh và hóa chất: Cần có hệ thống rửa màng (CIP) và châm hóa chất đầy đủ để xử lý cáu cặn trong quá trình vận hành.
  • Lựa chọn vật liệu phù hợp: Sử dụng vật liệu chống ăn mòn như inox hoặc nhựa kỹ thuật, đặc biệt ở các vị trí tiếp xúc với nước tinh khiết hoặc hóa chất.
  • Tự động hóa và dự phòng: Trang bị hệ thống giám sát và thiết kế thiết bị dự phòng để đảm bảo vận hành liên tục, tránh gián đoạn sản xuất.
Những lưu ý khi thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho nhiệt điện

5. Các câu hỏi thường gặp về xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện

Tiêu chuẩn nước bổ sung (make-up water) và nước cấp (feed water) cho lò hơi nhiệt điện giống nhau không?

Không giống nhau. Đây là hai khái niệm ở hai vị trí khác nhau trong chu trình nước của lò hơi:

  • Nước bổ sung (Make-up water) là nước thô đã qua quy trình xử lý khử khoáng để bù vào lượng nước bị thất thoát. Nước này được cấp vào bình ngưng hoặc bình khử khí trước, chưa thể đưa trực tiếp vào lò hơi.
  • Nước cấp (Feed water) là hỗn hợp nước bổ sung (make-up water) và nước ngưng (condensate water). Nước này đã được gia nhiệt, khử khí hoàn toàn và châm hóa chất điều chỉnh pH để đạt tiêu chuẩn cao nhất trước khi bơm trực tiếp vào lò hơi. Nước cấp (feed water) có yêu cầu khắt khe hơn về nhiệt độ, nồng độ oxy hòa tan và pH so với nước bổ sung (make-up water).

Cáu cặn ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của nhà máy nhiệt điện?

Cáu cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt của lò hơi, tăng tiêu hao nhiên liệu và gây tăng áp suất vận hành. Nếu kéo dài có thể dẫn đến quá nhiệt, hư hỏng thiết bị và giảm hiệu suất toàn hệ thống.

Quy trình xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện gồm những giai đoạn nào?

Quy trình xử lý nước cấp cho ngành nhiệt điện gồm 3 giai đoạn: tiền xử lý (lọc thô, UF, lọc tinh, châm hóa chất), xử lý chính (RO, EDI, khử khí) và duy trì hệ thống (vệ sinh CIP, kiểm soát vận hành để hạn chế cáu cặn).

Như vậy, xử lý nước cấp cho nhà máy nhiệt điện không chỉ là yêu cầu kỹ thuật, mà còn là giải pháp tối ưu hóa vận hành. Việc kết hợp đúng công nghệ như RO, EDI, khử khí và kiểm soát hóa chất giúp hạn chế cáu cặn, ăn mòn hiệu quả. Quý khách có nhu cầu được tư vấn giải pháp xử lý nước hiệu quả thì hãy liên hệ với ATS Water Technology ngay hôm nay.

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS