Chống ăn mòn & Cặn bám nồi hơi: 3 Nguyên nhân & Giải pháp

Để giải quyết tình trạng Chống ăn mòn & Cặn bám nồi hơi: 3 Nguyên nhân & Giải pháp một cách toàn diện, bài viết này trình bày chi tiết về xử lý nước cấp triệt để (làm mềm, khử oxy, kiểm soát pH 9.0-11.0), sử dụng hóa chất chuyên dụng (Sodium Sulfite, Hydrazine, Phosphate, polymer phân tán) và quy trình vận hành đúng cách (xả đáy định kỳ theo TDS, kiểm tra chất lượng nước thường xuyên, bảo trì định kỳ) giúp kéo dài tuổi thọ nồi hơi và tiết kiệm chi phí vận hành.

I. 3 Nguyên nhân gây ra ăn mòn và cặn bám nồi hơi

Trong vận hành thiết bị gia nhiệt công nghiệp, hai hiện tượng phá hủy kim loại và tích tụ muối khoáng luôn đi kèm với nhau. Chúng tạo thành vòng luẩn quẩn: cặn bám cách nhiệt dẫn đến quá nhiệt cục bộ, từ đó đẩy nhanh phản ứng oxy hóa kim loại.

Hiểu rõ nguồn gốc của ba nhóm nguyên nhân này giúp doanh nghiệp xây dựng chiến lược phòng ngừa hiệu quả thay vì chỉ xử lý hậu quả.

1.1. Chất lượng nước cấp không đạt chuẩn

Nguồn nước cung cấp cho nồi hơi chứa hàng chục thành phần khác nhau. Mỗi thành phần này trở thành mối đe dọa riêng khi gặp nhiệt độ cao và áp suất lớn trong buồng nồi hơi.

Nhóm ion tạo cặn cứng:

• Ion canxi (Ca²⁺): Kết tủa thành canxi cacbonat ở nhiệt độ trên 80°C
• Ion magie (Mg²⁺): Tạo magie hydroxit dạng bột trắng khó tan
• Sắt ba giá (Fe³⁺): Hình thành sắt hydroxit màu nâu đỏ
• Silic (SiO₂): Cặn cứng như đá, bám chặt không thể tẩy hóa học

Độ cứng nước vượt 150 ppm đã đủ gây cặn nghiêm trọng. Cặn dày chỉ 1mm giảm 10% khả năng truyền nhiệt. Đây là con số thực tế từ đo kiểm nhiều nhà máy.

Nhóm khí và ion gây ăn mòn:

• Oxy hòa tan (O₂): Tác nhân oxy hóa mạnh nhất, nồng độ 0.01 ppm đã gây hại
• Khí cacbonic (CO₂): Hòa tan tạo axit yếu H₂CO₃ làm giảm pH
• Ion clorua (Cl⁻): Ăn mòn rỗ điểm, thủng ống cục bộ
• Đồng (Cu): Tạo pin điện hóa với sắt, ăn mòn nhanh gấp nhiều lần

---> Có thể bạn quan tâm [Lọc cát đa tầng: Thiết kế đúng cách mang lại hiệu quả cao]

Tổng chất rắn hòa tan vượt 300 ppm trong nước cấp đồng nghĩa với quá nhiều khoáng. Nước bay hơi, muối cô đặc, vượt ngưỡng bão hòa rồi kết tủa hàng loạt. Dầu mỡ từ bơm rò rỉ tạo màng cản nhiệt và gây bọt nước.

1.2. Thiếu kiểm soát các chỉ số vận hành

Nồi hơi hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt. Nhiệt độ 200-300°C, áp suất 8-15 bar tạo môi trường lý tưởng cho phản ứng hóa học diễn ra mạnh.

Nước nồi hơi pH dưới 9.0 có tính axit nhẹ. Sắt bị hòa tan thành ion, kim loại mỏng dần. pH trên 12.0 tạo kiềm mạnh cục bộ, gây giòn kim loại. Khoảng an toàn pH 9.5-11.0 hẹp và cần duy trì chặt chẽ.

Tốc độ kết tủa tăng gấp đôi khi nhiệt tăng 10°C. Vùng ống lửa chịu ngọn lửa trực tiếp đạt 300°C - nơi cặn tích tụ nhanh nhất. Chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các vùng tạo ứng suất nhiệt, làm nứt vật liệu.

Xả đáy không đều - TDS tăng vọt:

• Xả ít: TDS vượt 3500 ppm, muối kết tủa ồ ạt
• Xả nhiều: Lãng phí nước, nhiệt và hóa chất xử lý
• Xả không đúng lúc: Bùn cặn không kịp cuốn ra

Độ dẫn điện là thước đo TDS nhanh nhất. Vượt ngưỡng 3500 microsiemens/cm cần xả ngay.

Hóa chất mất cân bằng:

• Thiếu chất khử oxy → Oxy tự do tấn công kim loại
• Thừa phosphat → Cặn phosphat canxi khó xử lý
• Sai tỷ lệ amin → Bảo vệ không đều đường ống ngưng

Liều lượng hóa chất cần điều chỉnh theo tải vận hành. Tải thay đổi mà liều cố định sẽ thiếu hoặc thừa.

---> Thông tin quan trọng có thể bạn quan tâm [5 Yếu tố đầu tư hệ thống lọc nước công nghiệp thành công]

1.3. Quy trình bảo trì và vận hành không đúng

Thiết bị nồi hơi yêu cầu kỷ luật vận hành nghiêm ngặt. Bỏ qua một bước nhỏ dẫn đến hậu quả lớn sau này.

Bùn cặn lắng đọng đáy nồi không tự biến mất. Chúng tích tụ thành lớp dày, cản tuần hoàn nước. Vùng có bùn nóng cục bộ, kim loại yếu đi. Xả đáy cần 2-4 lần mỗi ca tùy chất lượng nước.

Tình huống khẩn cấp nhiều đơn vị bơm nước chưa xử lý vào nồi. Hàng trăm ppm khoáng và oxy xâm nhập cùng lúc. Cú sốc này kích hoạt kết tủa và ăn mòn tức thì.

Không dùng hóa chất bảo vệ:

• Bỏ qua chất khử oxy = để kim loại gặp kẻ thù trực tiếp
• Bỏ qua chất phân tán = cặn kết khối lớn khó xả
• Bỏ qua chất tạo màng = kim loại không có lớp bảo vệ

Chi phí hóa chất chỉ bằng 2-3% chi phí sửa chữa khi hỏng.

Nồi hơi trống không khí ẩm xâm nhập. Ngưng tụ trên kim loại tạo màng nước mỏng. Oxy trong không khí + nước = ăn mòn nhanh. Vài tuần không bảo quản, gỉ xuất hiện khắp nơi.

---> Các thông tin có liên quan về lọc nước công nghiệp [Cặn bám tháp giải nhiệt: 3 Nguyên nhân & Giải pháp]

Dưới lớp cặn, pH và nồng độ ion khác hẳn nước chính. Ion clorua tích tụ tạo môi trường axit mạnh cục bộ. Pin điện hóa hình thành: vùng dưới cặn (anot) bị ăn mòn nhanh gấp 10-20 lần.

II. 3 Giải pháp toàn diện chống ăn mòn và cặn bám

Giải quyết vấn đề ăn mòn và cặn bám cần phương pháp ba tầng phòng thủ: xử lý ngay từ nguồn nước, can thiệp hóa học trong quá trình vận hành, và kiểm soát chặt chẽ thông qua bảo trì. Ba giải pháp này bổ trợ lẫn nhau tạo thành hệ thống bảo vệ toàn diện.

2.1. Xử lý nước cấp triệt để (Tiền xử lý)

Loại bỏ tối đa tác nhân gây hại trước khi nước vào nồi hơi là chiến lược hiệu quả nhất. Chi phí xử lý nước chỉ bằng 10-15% chi phí sửa chữa do cặn bám.

Nhựa cation mang điện âm hút ion Ca²⁺ và Mg²⁺. Đổi lại nhả ion Na⁺ vào nước. Công thức: 2R-Na + Ca²⁺ → R₂-Ca + 2Na⁺. Độ cứng giảm từ 200-300 ppm xuống dưới 5 ppm.

Quy trình tái sinh nhựa:

• Ngừng cột làm mềm
• Rửa ngược làm xốp nhựa
• Bơm dung dịch NaCl 10% ngâm 1-2 giờ
• Rửa ngọt loại muối dư
• Đưa vào vận hành trở lại

Chu kỳ tái sinh 1-3 ngày tùy độ cứng và lưu lượng. Nhựa chất lượng tốt dùng được 5-8 năm.

Deaerator dùng hơi nóng 105°C phun vào nước. Oxy và CO₂ bay hơi vì độ tan giảm khi nhiệt tăng.

Ba bước hoạt động:

• Bước 1: Hơi phun tạo giọt li ti
• Bước 2: Nước rơi qua tầng khay, khí đẩy ngược lên
• Bước 3: Khí thoát qua van vent, nước vào bể chứa

Oxy còn lại giảm xuống 0.005-0.007 ppm. Hiệu quả 99% loại bỏ khí hòa tan.

---> Có thể bạn quan tâm về [Nước làm mát tháp giải nhiệt: Chống cặn & Ăn mòn]

Khử oxy hóa học bổ sung:

Sodium Sulfite phổ biến nhất. Cần thêm cobalt 0.1-1 ppm làm xúc tác tăng tốc phản ứng.

Điều chỉnh pH nước cấp:

• NaOH (xút): Tăng pH mạnh, dùng liều nhỏ
• Amoniac (NH₃): Bay hơi theo hơi, bảo vệ ngưng
• Phosphat: Vừa tăng pH vừa xử lý cứng

Duy trì pH nước cấp 9.0-10.0 tạo lớp magnetit bảo vệ kim loại.

Bộ lọc cơ học đa tầng:

• Tầng 1: Cát thô lọc hạt lớn >50 micron
• Tầng 2: Cát mịn lọc hạt 10-50 micron
• Tầng 3: Than hoạt tính hấp phụ hữu cơ, mùi
• Tầng 4: Lọc màng 1-5 micron bắt vi khuẩn

Rửa ngược mỗi 24-48 giờ để làm sạch bùn tích tụ.

---> Có thể bạn quan tâm [Quy trình xử lý nước bể bơi (Hồ bơi) chi tiết từ A-Z]

2.2. Sử dụng hóa chất bảo trì chuyên dụng

Chương trình hóa học đa chức năng kết hợp nhiều hoạt chất trong một sản phẩm. Đơn giản hóa vận hành và tối ưu hiệu quả bảo vệ.

Phosphat (Na₃PO₄):

• Phản ứng với Ca²⁺ tạo cặn mềm dạng bùn
• Duy trì 30-60 ppm phosphat dư trong nước nồi
• Kiểm tra bằng thuốc thử so màu mỗi ca

Polymer phân tán:

• Ngăn hạt cặn kết dính thành cục lớn
• Bao bọc tinh thể tạo điện tích đẩy nhau
• Liều lượng thấp 5-15 ppm đã hiệu quả

Phối hợp Phosphat:

• Duy trì tỷ lệ P/Na chuẩn xác
• Tránh môi trường axit hoặc kiềm cục bộ
• Yêu cầu giám sát hóa học chặt chẽ

Chất khử oxy:

• Na₂SO₃: Rẻ nhất, phổ biến nhất, cần xúc tác cobalt
• N₂H₄: Hiệu quả cao, không tăng TDS, nhưng độc
• Carbohydrazide: An toàn hơn, giá cao gấp 3-4 lần

Amin bay hơi:

• Morpholine: Bay hơi trung bình, phân bố đều
• Cyclohexylamine: Bay hơi chậm, bảo vệ xa
• DEAE: Bay hơi nhanh, bảo vệ gần nồi

Sản phẩm chuyên dụng thị trường:

• Maxtreat 3100 L: Khử oxy xúc tác, phản ứng nhanh ở nhiệt thấp
• Maxtreat 3220: Đa chức năng gồm phosphat + polymer + amin

Sản phẩm tích hợp giảm số loại hóa chất cần quản lý.

---> Hãy tìm hiểu thêm về [Hệ thống lọc RO là gì? Nguyên lý hoạt động chi tiết]

Bảng liều lượng khuyến nghị:

2.3. Vận hành và kiểm soát định kỳ

Thao tác vận hành đúng và giám sát liên tục quyết định hiệu quả lâu dài của hệ thống xử lý.

Nguyên lý xả đáy: Nước bay hơi chỉ mang phần H₂O tinh khiết. Muối khoáng ở lại, nồng độ tăng dần. Xả đáy loại bỏ phần nước cô đặc nhất, đưa TDS về mức an toàn. Bùn cặn lắng đáy cũng được cuốn ra ngoài.

Xả đáy liên tục:

• Van xả hở một phần nhỏ suốt ca
• Lưu lượng điều chỉnh theo độ dẫn điện
• Duy trì TDS ổn định không dao động
• Nhiệt thu hồi qua bình giãn nở

Xả đáy gián đoạn:

• Mở van hoàn toàn 30-60 giây
• Thực hiện 2-4 lần mỗi ca
• Dòng mạnh cuốn bùn cặn hiệu quả
• Làm khi tải ổn định cao

Quy tắc xả đáy:

• TDS vượt 3500 ppm → Xả ngay
• Lượng xả chiếm 4-8% lưu lượng hơi
• Xả khi nước tuần hoàn mạnh
• Ghi nhật ký mỗi lần xả

Lưu ý nhớ lấy mẫu kiểm tra thường xuyên.

Mẫu nước cấp (trước deaerator):

• Độ cứng tổng: Chuẩn độ EDTA
• pH: pH meter hoặc giấy chỉ thị
• Đục, màu: Quan sát trực tiếp

Mẫu nước nồi hơi (van lấy mẫu):

• TDS/Độ dẫn: Đo mỗi giờ
• pH + Alkalinity: Đo 2 lần/ca
• Phosphat dư: So màu với thuốc thử
• Sulfite/Hydrazine dư: Chuẩn độ

Mẫu nước ngưng (bể chứa):

• pH: Cảnh báo ăn mòn
• Độ dẫn: Phát hiện rò rỉ
• Sắt, đồng: Dấu hiệu mòn ống

Nhớ lưu lại để có thể phát hiện bất thường sớm khi có dấu hiệu.

Vệ sinh hóa học 1-2 lần/năm:

• Axit: HCl 5-10% hòa tan cặn canxi, sắt
• Kiềm: NaOH 2-3% loại dầu mỡ, silica
• Thời gian: 6-24 giờ tùy mức độ

Vệ sinh cơ học:

• Mở cửa kiểm tra manhole
• Rửa áp lực cao 100-150 bar
• Cạo, chà cơ học cặn cứng
• Kiểm tra mắt thường phát hiện nứt, mòn

Bảo dưỡng 6 tháng/lần:

• Kiểm tra van an toàn
• Hiệu chuẩn đồng hồ đo
• Thay gioăng, đệm kín
• Bôi trơn van, bơm
• Kiểm tra hệ thống điện

Giám sát tự động:

• pH liên tục: Điện cực chuyên dụng chịu nhiệt
• Độ dẫn: Cảm biến inductance không tiếp xúc
• Oxy hòa tan: Cảm biến quang học chính xác
• Mức nước: Siêu âm hoặc áp suất

Vật liệu nâng cấp:

• Ống inox 304/316 cho vùng ngưng tụ
• Lớp phủ epoxy bể chứa nước cấp
• Ceramic vùng chịu nhiệt cao

Chi phí cao hơn 3-5 lần nhưng tuổi thọ tăng 10-15 năm.

---> Có thể bạn quan tâm [EDI: Công nghệ tạo nước siêu tinh khiết không dùng hóa chất]

III. Hậu quả và lợi ích của việc chống ăn mòn và cặn bám

Tác động của ăn mòn và cặn bám không chỉ là con số tài chính. Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn sản xuất và môi trường làm việc.

Hậu quả khi không chống ăn mòn và cặn bám cho nồi hơi

• Mất hiệu suất nghiêm trọng: Cặn dẫn nhiệt kém gấp 40-50 lần thép. Chỉ 1mm cặn = trở lực nhiệt của tấm thép 40mm. Nhiệt từ lửa không truyền vào nước mà tích ở kim loại. Nhiệt độ thành ống tăng 100-200°C. Hiệu suất giảm 10%/mm cặn.
• Chi phí nhiên liệu tăng vọt: Để giữ sản lượng hơi, phải đốt thêm nhiên liệu. Nồi 10 tấn/giờ với cặn 3mm lãng phí 30% nhiên liệu. Tương đương hàng trăm triệu mỗi năm. Khói thải tăng, ô nhiễm môi trường.
• Hỏng hóc đột ngột: Kim loại quá nhiệt mất độ bền. Ứng suất nhiệt không đều gây nứt. Thủng ống xảy ra bất ngờ khi đang vận hành. Hơi phun ra áp suất cao cực nguy hiểm.
• Nguy cơ nổ nồi: Nhiều ống nghẽt cặn, nước không tuần hoàn. Vùng không nước bị nung đỏ. Kim loại yếu, không chịu áp lực. Vỡ đột ngột gây thảm họa.

---> Nếu bạn quan tâm hãy tham khảo [Báo giá máy lọc nước cho nhà máy, nhà xưởng, công ty]

Lợi ích của việc chống ăn mòn và cặn bám

Tuổi thọ kéo dài: Kim loại giữ độ dày ban đầu. Không quá nhiệt, không nứt do ứng suất. Nồi hơi được bảo vệ hoạt động 20-25 năm thay vì 10-12 năm.

Tiết kiệm thực tế: Bề mặt sạch duy trì hiệu suất thiết kế. Cải thiện 10% hiệu suất = tiết kiệm 10% nhiên liệu. Nồi hơi dùng 500 triệu nhiên liệu/năm → tiết kiệm 50 triệu/năm.

Vận hành ổn định: Không sự cố gián đoạn sản xuất. Lên hơi nhanh, áp suất ổn định. Chất lượng hơi đồng đều không lẫn nước. Quy trình sản xuất không bị ảnh hưởng.

An toàn tuyệt đối: Không lo rò rỉ, nổ lò. Công nhân làm việc yên tâm. Đạt chuẩn an toàn lao động. Bảo hiểm chấp nhận với phí thấp.

Giảm chi phí tổng thể: Ít sửa đột xuất. Chu kỳ bảo trì kéo dài. Nhân công giảm vì tự động hoạt động tốt. Chi phí hóa chất thấp hơn nhiều chi phí sửa chữa.

Thân thiện môi trường: Đốt ít nhiên liệu = phát thải CO₂ giảm. Khói thải nhiệt độ thấp, sạch hơn. Nước xả ít độc hại. Đáp ứng tiêu chuẩn môi trường ngày càng khắt khe.

---> Thông tin uy tín đáng để bạn quan tâm [Lắp đặt hệ thống lọc nước RO chạy thận nhân tạo đạt chuẩn Bộ Y Tế tại VITEKO]

IV. Kết luận

Ba nguyên nhân gây ăn mòn và cặn bám đã được làm rõ. Nước cấp kém với Ca²⁺, Mg²⁺, oxy, CO₂. Vận hành yếu với pH dao động, TDS cao, xả đáy kém. Bảo trì sơ sài thiếu hóa chất và chu kỳ vệ sinh.

Ba giải pháp toàn diện đã được trình bày. Xử lý nước cấp bằng làm mềm ion, deaerator, khử oxy hóa học, pH 9-11. Chương trình hóa chất với phosphat, polymer, sulfite/hydrazine, amin bay hơi. Vận hành kiểm soát qua xả đáy theo TDS, lấy mẫu thường xuyên, vệ sinh định kỳ, giám sát tự động.

Chi phí xử lý nước và bảo trì chỉ bằng 10-15% chi phí sửa chữa khi hỏng. Lợi ích kinh tế vượt xa chi phí bỏ ra. Kéo dài tuổi thọ, tiết kiệm nhiên liệu, tránh sự cố, an toàn tuyệt đối.

---> Tham khảo các hệ thống lọc nước công nghiệp chất lượng của VITEKO [TẠI ĐÂY]

Chống ăn mòn & Cặn bám nồi hơi: 3 Nguyên nhân & Giải pháp là cơ sở quan trọng giúp doanh nghiệp chủ động duy tu hệ thống, giảm chi phí vận hành và nâng cao độ bền thiết bị. Nếu bạn cần tư vấn giải pháp phù hợp cho hệ thống nồi hơi hoặc tư vấn lọc nước công nghiệp của mình, vui lòng liên hệ Hotline 091 897 6655 (Miền Nam) hoặc Hotline 093 345 5566 (Miền Bắc) để được hỗ trợ nhanh chóng.