Bẫy hơi (steam trap) trong nhà máy công nghiệp

1. Tại sao cần bẫy hơi (Steam Trap)?

Trong hệ thống hơi nước công nghiệp (industrial steam system), khi hơi được sử dụng để gia nhiệt, truyền nhiệt hoặc vận hành thiết bị, một phần hơi luôn ngưng tụ thành nước (condensate) do:

• Hơi trao đổi nhiệt cho quá trình.
• Mất nhiệt qua thành ống, van, thiết bị.
• Sự xâm nhập của không khí và khí không ngưng tụ (non-condensable gases) như CO₂, O₂.

Nếu không loại bỏ kịp thời nước ngưng tụ và khí không ngưng, sẽ xảy ra:

• Tụ đọng nước làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt.
•  Hiện tượng búa nước (water hammer) gây nứt vỡ ống, hỏng thiết bị.
•  Ăn mòn cục bộ do kết hợp với oxy, CO₂.
• Rò rỉ hơi (live steam loss), thất thoát năng lượng.
• Sản phẩm không đạt yêu cầu, gián đoạn sản xuất.

Bẫy hơi (steam trap) là thiết bị tự động xả nước ngưng và khí không ngưng, ngăn thất thoát hơi, bảo vệ thiết bị và đảm bảo hiệu suất nhiệt toàn hệ thống.

2. Định nghĩa và Vai trò của Bẫy Hơi

Theo tiêu chuẩn ISO 6704:1982, steam trap là:

"Thiết bị tự động luôn đóng kín với hơi, nhưng xả condensate và khí không ngưng ra ngoài mà không để thất thoát hơi" (valve which remains closed to steam but automatically discharges condensate and air from the steam space).

Bẫy hơi là mắt xích then chốt trong vòng tuần hoàn hơi – nước ngưng (steam-condensate loop), đảm bảo:

·         Hơi khô và nóng (dry saturated steam) tới thiết bị cần gia nhiệt.

·         Nước ngưng tụ được loại bỏ đúng lúc.

·         Khí không ngưng tụ được thoát ra, tăng hiệu quả truyền nhiệt.

Ứng dụng tại nhà máy công nghiệp như:

• Bộ trao đổi nhiệt (heat exchangers).
• Đường ống hơi chính (steam mains).
• Nồi hơi (boilers), tua-bin (turbines).

3. Phân loại và Nguyên lý hoạt động

Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 6704:1982 và hướng dẫn từ Spirax Sarco, TLV, Armstrong, bẫy hơi chia thành 3 nhóm chính:

3.1. Bẫy cơ khí (Mechanical Steam Trap)

Hoạt động dựa trên chênh lệch tỷ trọng giữa hơi và nước ngưng:

• Bẫy phao (Float trap): Phao (float) nổi theo mức nước ngưng, điều khiển van xả. Phao nổi – van mở, nước ngưng xả liên tục, hơi không bị thất thoát.
• Bẫy gầu ngược (Inverted bucket trap): Gầu úp ngược nổi khi có hơi, chìm khi đầy nước ngưng, đóng/mở van. Gầu nổi khi có hơi – van đóng; Gầu chìm khi có nước – van mở.

Bẫy phao (Float trap)

3.2. Bẫy nhiệt tĩnh (Thermostatic Steam Trap)

Hoạt động dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ (temperature difference):

• Bẫy cân bằng áp suất (Balanced-pressure thermostatic trap): Sử dụng capsule chứa chất bay hơi (volatile fluid) điều khiển đóng/mở van. Nhiệt thấp – van mở xả nước, khí; Nhiệt cao – capsule giãn – van đóng.
• Bẫy lưỡng kim (Bimetallic trap): Hai dải kim loại khác nhau (bi-metal strips) uốn cong khi nóng, đóng/mở van. 

  Nhiệt thấp – van mở; Nhiệt tăng – dải uốn cong – van đóng.

Bẫy lưỡng kim (Bimetallic trap)

3.3. Bẫy nhiệt động (Thermodynamic Steam Trap)

Dựa vào nguyên lý động lực học (fluid dynamics), tận dụng hiệu ứng hơi giãn nở (flash steam):

• Bẫy đĩa (Disc trap): Một đĩa (disc) phản ứng với áp suất, đóng/mở liên tục để xả condensate. Áp thấp – đĩa mở xả nước, khí; Hơi flash – đĩa đóng chặn hơi.
• Bẫy piston (Piston-type trap): Hoạt động tương tự với piston.

Bẫy đĩa (Disc trap)

4. Ưu, Nhược điểm và Ứng dụng thực tế

Loại bẫy hơi	Ưu điểm	Nhược điểm	Ứng dụng tiêu biểu
Bẫy phao (Float trap)	- Xả nước liên tục ở nhiệt độ bão hòa (saturation temperature). - Tăng hiệu suất trao đổi nhiệt.	- Nhạy cảm với bụi bẩn, cần lắp lưới lọc (strainer). - Dễ hỏng nếu đóng băng.	Bộ trao đổi nhiệt, thiết bị gia nhiệt lớn.
Bẫy gầu ngược (Inverted bucket trap)	- Rất bền, chịu áp suất cao. - Khi hỏng ở trạng thái mở (fail-open), tránh tích tụ nước ngưng.	- Xả khí chậm, dễ thất thoát hơi nếu flash mạnh. - Dễ bị đóng băng nếu không cách nhiệt.	Đường hơi chính, bộ xả condensate cho turbine.
Bẫy cân bằng áp suất (Balanced-pressure thermostatic trap)	- Nhỏ gọn, tự điều chỉnh theo áp suất. - Thoát khí tốt lúc khởi động.	- Chỉ mở khi condensate nguội dưới nhiệt độ hơi. - Dễ tích tụ nước trên thiết bị.	Thiết bị gia nhiệt nhỏ, hệ thống cần kiểm soát nhiệt độ ổn định.
Bẫy lưỡng kim (Bimetallic trap)	- Bền, chịu búa nước, môi trường khắc nghiệt. - Không lo đóng băng. - Thoát khí hiệu quả.	- Phản ứng chậm, dễ gây tràn nước ở áp suất cao. - Không thích hợp cho ứng dụng đòi hỏi xả nhanh.	Đường hồi condensate, nơi có môi trường khắc nghiệt.
Bẫy nhiệt động (Thermodynamic trap)	- Kết cấu đơn giản, bền chắc. - Chịu áp suất, nhiệt độ cao. - Dễ kiểm tra qua tiếng "tích".	- Kêu to, có thể bị kẹt nếu áp suất tăng nhanh. - Hiệu suất thấp ở áp suất thấp.	Đường hơi chính, hơi siêu nhiệt, khu vực ngoài trời.

5. Tiêu chí lựa chọn bẫy hơi phù hợp

Việc chọn bẫy hơi cần dựa trên:

·         Áp suất và nhiệt độ vận hành (operating pressure & temperature).

·         Lưu lượng nước ngưng (condensate load).

·         Yêu cầu xả khí không ngưng (air venting requirement).

·         Điều kiện môi trường: rung, ăn mòn, đóng băng.

·         Dễ dàng tiếp cận và bảo trì.

Ví dụ thực tế tại 1 Nhà máy hóa chất:

• Bẫy nhiệt động (thermodynamic trap) như TD32F, TD42S2 được lắp tại đường hơi chính áp suất cao.
• Bẫy cân bằng áp suất (balanced-pressure trap) như TJ22, BPT21Y phù hợp cho thiết bị gia nhiệt nhỏ, yêu cầu thoát khí tốt.
• Bẫy lưỡng kim (bimetallic trap) như BD120, BD60L dùng ở các vị trí cần chịu búa nước, môi trường khắc nghiệt.

6. Bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ bẫy hơi

Tần suất kiểm tra khuyến nghị:

• 3 tháng/lần với bẫy hơi quan trọng hoặc áp suất cao (≥10 bar).
• 6 tháng/lần cho các hệ thống hơi áp thấp, trung bình.
• Thay capsule hoặc linh kiện chính sau khoảng 3 năm (theo Spirax Sarco).

Công việc bảo dưỡng bao gồm:

·         Kiểm tra rò rỉ hơi (steam leakage detection).

·         Đảm bảo bẫy xả condensate đúng chức năng.

·         Vệ sinh lưới lọc (strainer cleaning).

·         Thay thế các bộ phận như đĩa (disc), phao (float), capsule, gasket… nếu mòn hoặc hư hỏng.

Phương pháp hiện đại: Dùng thiết bị siêu âm (ultrasonic detector), cảm biến nhiệt, hoặc quan sát trực tiếp qua cửa sổ kính (sight glass).

Lưu ý an toàn:

• Đóng van cách ly (isolation valves), xả áp hệ thống trước khi tháo bẫy hơi.
• Tuân thủ quy trình an toàn nhà máy và giấy phép làm việc (work permit).

7. Kết luận

Steam trap là thiết bị bắt buộc trong hệ thống hơi tại nhà máy phân bón, hóa chất. Việc lựa chọn đúng loại, lắp đặt chuẩn, và bảo dưỡng định kỳ sẽ:

·         Ngăn thất thoát hơi, tiết kiệm năng lượng.

·         Bảo vệ thiết bị, tránh hiện tượng búa nước.

·         Tăng hiệu suất truyền nhiệt, ổn định sản xuất.

·         Giảm sự cố, tăng tuổi thọ hệ thống.

Tuân thủ tiêu chuẩn ISO 6704, ASME PTC 39, hướng dẫn từ NSX là cơ sở đảm bảo hệ thống hơi vận hành an toàn, hiệu quả, bền vững.

 

---

Xin chào bạn! 

Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa. 

Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. 

Nguyễn Thanh Sơn

Related Posts by Categories