TCVN 7704 : 2007 - Phần 3

5.13.3.5. Các nồi hơi có công suất trên 2 tấn/giờ phải có thiết bị tự động báo hiệu mức nước và bảo vệ cạn nước.

Được thay thiết bị tự động báo hiệu mức nước và bảo vệ cạn nước bằng một đinh chì khi diện tích tiếp nhiệt của nồi hơi (phần sinh hơi) đến 17 m² và hai đinh chì khi diện tích tiếp nhiệt trên 17 m².

Kích thước và chất lượng đinh chì phải đảm bảo chảy được khi nồi hơi cạn nước và lượng môi chất thoát ra đủ để dập lửa trong buồng đốt.

5.13.3.6. Khi vị trí đặt thiết bị chỉ mức nước so với mặt sàn phục vụ chính cao hơn 6m thì phải đặt thêm đồng hồ chỉ mực nước ở phía dưới, ở chỗ mà ở sàn phục vụ có thể trông thấy được. Khi đó thì trên bao hơi cho phép đặt một ống thủy.

5.13.3.7. Các ống thủy phải có đủ van đóng mở và van xả, bảo đảm việc thông rửa và thay thế kính thủy tinh khi nồi hơi còn đang làm việc và cần có thiết bị cân bằng để tránh tạo mức nước giả trong ống thủy khi có hiện tượng sôi bồng trong bao hơi.

Các ống thủy tinh tròn phải có bao che nhưng không được cản trở cho việc theo dõi mức nước.

5.13.3.8. Các ống và phụ tùng của ống nối ống thủy phải càng ngắn càng tốt và phải thiết kế sao cho không tạo thành túi đọng nước giữa nồi hơi và ống dẫn.

Trong mọi trường hợp đường kính trong của các ống dẫn không được nhỏ hơn 25 mm. Khi các ống nối được dùng chung với thiết bị báo hiệu và an toàn tự động thì đường kính trong không được nhỏ hơn 40 mm; mặt trong ống dẫn phải trơn nhẵn để tránh làm tắc ống dẫn. Không cho phép đặt bích nối trung gian, van khóa hay trích hơi, nước cho mục đích khác trên ống dẫn này.

5.13.3.9. Trên mặt ống thủy phải đánh dấu bằng vạch đỏ hay gắn tín hiệu dễ thấy chỉ mức nước cao nhất, thấp nhất cho phép và mức nước trung bình.

5.13.4. Van an toàn

5.13.4.1. Mỗi nồi hơi phải có ít nhất hai van an toàn hoạt động độc lập, trừ các nồi hơi có tích số của áp suất tính bằng MPa với tổng thể tích của nồi tính bằng lít không vượt quá 1000 thì được phép lắp một van an toàn.

Mỗi bộ quá nhiệt phải có ít nhất một van an toàn đặt ở phía đầu ra của hơi quá nhiệt.

Khi một nồi hơi có một bộ quá nhiệt và nếu giữa nồi hơi và bộ quá nhiệt không có van khóa thì van an toàn đặt ở bộ quá nhiệt được coi là van an toàn thứ hai của nồi hơi.

Khi giữa bộ quá nhiệt và nồi hơi có đặt van khóa thì van an toàn của bộ quá nhiệt không được coi là van an toàn thứ hai của nồi hơi.

5.13.4.2. Không được lắp các van khóa hoặc trổ lỗ trích hơi trên đường ống nối nồi hơi với van an toàn, cũng như trên ống thoát hơi của van an toàn.

5.13.4.3. Không được dùng van an toàn có đường kính trong của đế van nhỏ hơn 20 mm đặt trên các nồi hơi.

5.13.4.4. Các van an toàn đặt ở bất kỳ nồi hơi nào (kể cả van tại bộ quá nhiệt) phải có đủ khả năng thoát hơi nước được xả ra để không làm cho áp suất của nồi hơi tăng quá 10 % áp suất làm việc định mức của nồi hơi.

5.13.4.5. Đối với bộ hâm nước bằng gang và bộ hâm nước ngắt được phải đặt ít nhất một van an toàn tại ống góp ra của bộ hâm nước.

5.13.4.6. Cho phép đặt các loại van an toàn kiểu sau đây cho các nồi hơi tùy thuộc vào thông số của hơi:

1. a) Kiểu đòn bẩy;
2. b) Kiểu lò so;
3. c) Kiểu xung lượng (là loại tác động gián tiếp);

Các nồi hơi có áp suất thấp thường dùng hai loại van tác động trực tiếp: đòn bẩy hoặc lò xo.

Trong các nồi hơi cao áp cần đặt van an toàn xung lượng.

Cấm đặt van an toàn kiểu đoàn bẩy trên các nồi hơi di động.

5.13.4.7. Các van an toàn phải được đặt trực tiếp với nồi hơi hay ống góp của bộ quá nhiệt hoặc dùng ống cụt với diện tích mặt cắt ngang của ống cụt ít nhất phải bằng tổng diện tích của các lỗ van lắp trên ống cụt.

5.13.4.8. Đường xả của van an toàn phải đủ lớn để tránh ảnh hưởng có hại của đối áp đến việc vận hành của van.

Các van an toàn phải xả vào trong không gian đảm bảo an toàn cho người qua lại. Ống xả phải đặt gần như theo chiều thẳng đứng và phải có kết cấu sao cho không tích tụ chất lắng đọng hoặc nước ngưng làm hạn chế dòng thoát của hơi nước.

5.13.4.9. Áp suất tác động của van an toàn được xác định bằng 1,1 lần áp suất làm việc cao nhất cho phép của nồi hơi.

5.13.4.10. Cấu tạo và lắp đặt van an toàn phải bảo đảm sao cho:

a) Trong quá trình làm việc áp suất đã cân chỉnh không bị xê dịch;

b) Bảo đảm an toàn cho người vận hành khi van tác động;

c) Dễ dàng kiểm tra sự hoạt động của van khi nồi hơi đang làm việc.

5.13.5. Nhiệt kế

5.13.5.1. Nhiệt kế phải được đặt bắt buộc ở đầu vào và ra của bộ hâm nước bằng gang, ở ống góp vào và ra mỗi cấp của bộ quá nhiệt và bộ tái quá nhiệt.

5.13.5.2. Tại những vị trí không thể đọc trực tiếp nhiệt độ tại chỗ cần dùng các nhiệt kế có dẫn truyền trị số đo đi xa.

5.14. Thiết bị cấp nước cho nồi hơi

5.14.1. Thiết bị cấp nước cho nồi hơi có thể là:

a) Bơm ly tâm hay bơm pitton truyền động bằng điện, bằng hơi nước hay cơ khí;

b) Bơm injectơ;

c) Các phương tiện có áp suất cao hơn áp suất nồi hơi có đủ khả năng đẩy nước vào nồi hơi khi nồi hơi làm việc ở áp suất lớn nhất cho phép.

5.14.2. Mỗi nồi hơi phải được trang bị ít nhất hai thiết bị cấp nước: một làm việc và một dự phòng, trừ các nồi hơi sau:

a) Đốt bằng nhiên liệu lỏng và khí làm việc không liên tục;

b) Có sản lượng nhỏ hơn 150 kg/h, áp suất nhỏ hơn 0,4 MPa. Công suất của một thiết bị cấp nước phải bằng 110% công suất định mức của nồi hơi.

5.14.3. Khi gian đặt bơm nằm cách xa bảng điều khiển mà nồi hơi phải hoạt động liên tục thì giữa bơm làm việc với bơm dự phòng cần phải trang bị hệ thống liên động để khởi động bơm nước cấp dự phòng khi bơm làm việc bị ngừng bất ngờ.

6. Các yêu cầu về thiết kế và tính độ bền các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi

6.1. Thiết kế nồi hơi phải bảo đảm tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về kết cấu nồi hơi và các bộ phận của nó, chọn đúng đắn vật liệu chế tạo, tính đảm bảo độ bền cho chúng cũng như thỏa mãn các yêu cầu khác đã nêu trong tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn liên quan để bảo đảm nồi hơi vận hành an toàn, đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặt ra.

6.2. Yêu cầu chung về độ bền của bộ phận chịu áp lực của nồi hơi

6.2.1. Xác định nhiệt độ tính toán - Theo chỉ dẫn trong Phụ lục A

6.2.2. Xác định ứng suất cho phép

6.2.2.1. Ứng suất cho phép đối với vật liệu mới chế tạo được xác định dựa theo chủng loại vật liệu sử dụng và theo nhiệt độ tính toán của vật liệu, được xác định theo các bảng đặc tính các loại thép. Xem Phụ lục B.

6.2.2.2. Đối với vật liệu của các nồi hơi cũ, độ bền của thép đã giảm đi do kim loại đã bị đốt nóng, bị ăn mòn, mài mòn thì cần lấy mẫu để kiểm tra cơ tính, từ đó xác định ứng suất cho phép. Chỗ cắt lấy mẫu thép để kiểm tra cơ tính phải là nơi đã chịu các điều kiện làm việc nặng nề nhất.

Khi ấy ứng suất cho phép sẽ là trị số nhỏ trong hai trị số xác định sau:  

Trong đó: n_B, n_C - hệ số dự trữ bền khi tính ứng suất cho phép theo độ bền kéo (σ_B) hoặc theo giới hạn chảy (σ_C) ở điều kiện nhiệt độ trong phòng (20 ⁰C):

n_B = 3,0

n_C = 1,65

khi tính ứng suất cho phép theo độ bền kéo hoặc giới hạn chảy ở nhiệt độ làm việc thì hệ số n_B và n_C do người thiết kế xác định.

6.2.2.3. Khi không có các nhãn hiệu của thép dùng để chế tạo các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi tương ứng ở phụ lục thì ứng suất cho phép cũng được xác định tương tự như trong 6.2.2.2 khi ấy các trị số giới hạn bền σ_B²⁰, giới hạn chảy σ_C²⁰ được xác định từ thí nghiệm mẫu thép mới trước khi chế tạo.

Việc thí nghiệm xác định giới hạn bền σ_B²⁰ và giới hạn chảy σ_C²⁰ được thực hiện cho tất cả các loại thép khi đặc tính của thép có những sai lệch so với đặc tính của các nhãn hiệu thép đã cho. (Xem các Bảng B.1 đến B.15, tại Phụ lục B) cũng như các loại thép không rõ hoặc nghi ngờ về nguồn gốc và nhãn hiệu.

6.2.4.4. Cho phép nội suy trị số ứng suất cho phép khi nhiệt độ tính toán nằm trong phạm vi hai trị số nhiệt độ cho trong các bảng đặc tính thép. Trị số làm tròn lấy về phía giảm.

6.3. Tính độ bền thân hình trụ, bao hơi, bao nước, ống góp, thân nồi hơi

6.3.1. Chiều dày tối thiểu của thân hình trụ chịu áp suất trong được xác định theo công thức sau:

         hoặc

- Áp suất cho phép của môi chất trong thân hình trụ:

Trong mọi trường hợp, chiều dày thân hình trụ của bao hơi, bao nước, thân nồi hơi có đường kính trong trên 600 mm không nhỏ hơn 6 mm, khi đường kính trong dưới 600 mm - không nhỏ hơn 5 mm; của ống góp - không nhỏ hơn 4 mm.

6.3.2. Hệ số làm yếu do hàn được xác định tùy theo phương pháp hàn

- Khi hàn bằng tay một phía, lấy j = 0,7;

- Khi hàn bằng tay hai phía, lấy j = 0,95;

- Khi hàn bằng tay một phía có miếng lót, lấy j = 0,9;

- Khi hàn tự động một phía, lấy j = 0,8;

- Khi hàn tự động hai phía, lấy j = 1,0.

6.3.3. Hệ số làm yếu do khoét lỗ

6.3.3.1. Khi các dày lỗ đặt song song:

- Theo phương dọc trục: lấy j_d =

- Theo phương ngang trục: j_n =

6.3.3.2. Khi dẫy lỗ đặt so le, cần tính thêm hệ số làm yếu theo phương chéo:

6.3.3.3. Khi các lỗ có đường kính khác nhau, hệ số làm yếu bởi khoét lỗ có thể xác định theo các chỉ dẫn sau:

a) Nếu các lỗ trong cùng một dãy có đường kính khác nhau nhưng là xen kẽ khác nhau đều đặn thì xác định kích thước khoảng cách của một nhóm lỗ xen kẽ khác nhau đều đặn, được coi là bước t, còn đường kính lỗ là tổng các đường kính lỗ trong nhóm.

b) Giữa 2 dẫy lỗ có đường kính khác nhau, do đó các lỗ không thể đặt song song mà là so le nên cần tính hệ số làm yếu theo phương chéo theo cả 2 kích thước đường chéo nếu các kích thước này là khác nhau;

c) Trên đây chỉ là những quy định tổng quát, trong thực tế các lỗ khoét có vị trí, kích thước có thể rất khác nhau tùy theo mỗi nồi hơi, người thiết kế cần có những tính toán hệ số làm yếu cho từng trường hợp cụ thể.

Hình 6 giới thiệu về một số dạng bố trí lỗ trên thân hình trụ của bao hơi, bao nước, ống góp…

6.3.3.4. Hệ số làm yếu do khoét lỗ được chọn là trị số nhỏ nhất trong các trị số được xác định từ j, 2j₁, k_cj_c.

với k_c - hệ số hiệu chỉnh cho phương chéo, được xác định như sau:

                   (các kích thước b, a được chỉ trên Hình 6.3.3.3 (b))

6.3.4. Các hệ số làm yếu do hàn, do khoét lỗ được kể đến như là một số hiệu chỉnh về độ giảm ứng suất cho phép của kim loại. Hệ số làm yếu tính toán là trị số nhỏ nhất trong hai trị số của hệ số làm yếu do hàn và trị số nhỏ nhất của hệ số làm yếu do khoét lỗ (xác định theo 6.3.3.4).

6.3.5. Hệ số hiệu chỉnh C

C = 1 mm khi thép tấm dùng để chế tạo có chiều dày < 20 mm.

C = 0 khi thép tấm chế tạo có chiều dày ≥ 20 mm.

6.3.6. Chiều dày của thân hình trụ chịu áp suất ngoài, trừ ống lò của lò hơi ống lò, lấy tăng thêm 1,4 lần so với chiều dày tính được khi chịu áp suất trong.

Hình 6 - Một số dạng khoét lỗ

6.4. Tính độ bền đáy

6.4.1. Tính đáy elíp

6.4.1.1. Xác định chiều dày tối thiểu khi chịu áp suất trong:

trong đó

K là hệ số hiệu chỉnh về hình dạng đáy và có hay không có khoét lỗ xác định theo 6.4.1.2.

6.4.1.2. Xác định hệ số hiệu chỉnh K

Hệ số hiệu chỉnh K được xác định theo đồ thị chỉ trên Hình 7.

Hình 7 - Xác định hệ số hiệu chỉnh K về hình dạng đáy

6.4.1.3. Tính đáy elíp chịu áp suất ngoài

Chiều dày tối thiểu của đáy elíp chịu áp suất ngoài lấy bằng 1,7 lần trị số tính được theo 6.4.1.1 khi chịu áp suất trong.

6.4.2. Tính đáy cầu

6.4.2.1. Chiều dày tối thiểu của đáy cầu khi chịu áp suất trong

6.4.2.2. Chiều dày tối thiểu của đáy cầu khi chịu áp suất ngoài lấy bằng 1,5 lần trị số tính được theo 6.4.2.1. Khi chịu áp suất trong

6.4.3. Tính độ bền đáy phẳng

Độ bền của đáy phẳng phụ thuộc vào dạng nối đáy phẳng với thân hình trụ (các dạng nối trên Hình 2). Chiều dày nhỏ nhất của đáy phẳng được xác định như sau:

6.4.3.1. Khi đáy không khoét lỗ:

6.4.3.2. Khi đáy có khoét lỗ ở tâm:

Với y - hệ số kể đến ảnh hưởng bởi việc khoét lỗ trên đáy, được xác định theo đồ thị trên Hình 8 tùy thuộc vào tỷ lệ đường kính lỗ khoét với đường kính đáy.

Hình 8 - Xác định hệ số hiệu chỉnh y

6.4.3.3. Khi khoét lỗ không ở chính tâm:

6.4.3.4. Trong mọi trường hợp, chiều dày tính được của đáy phẳng phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày phần hình trụ.

6.5. Tính độ bền các bộ phận chịu áp lực của nồi hơi ống lò ống lửa như hợp lửa, ống lò, buồng quạt, thanh giằng…

Theo các quy định trong TCVN 6413:1998.

6.6. Tính độ bền của ống

6.6.1. Ống dùng cho nồi hơi là ống của các bề mặt trao đổi nhiệt như dàn ống sinh hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, ống dẫn hơi, nước.

6.6.2. Tính độ bền của ống cũng tương tự như tính độ bền thân hình trụ của bao hơi, bao nước, ống góp.

6.6.3. Trong mọi trường hợp, chiều dày tính được của ống không được nhỏ hơn chiều dày tối thiểu theo Bảng 6.6.3.

Bảng 1 - Chiều dày tối thiểu của ống, mm

6.7. Tính tăng cứng lỗ khoét trên thân hình trụ, đáy

6.7.1. Xác định đường kính lỗ lớn nhất cho phép không cần tăng cứng

6.7.1.1. Đối với thân hình trụ

k_ưu

6.7.1.2. Đối với đáy

6.7.2. Tính độ bền tăng cứng lỗ nhờ hàn thêm ống nối

Khi lỗ khoét có đường kính lớn hơn các trị số d_max xác định được trong 6.7.1.1 và 6.7.1.2 thì cần được tăng cứng.

6.7.2.1. Khi tăng cứng nhờ hàn thêm đầu ống nối [Hình 4c₁]

6.7.2.2. Khi tăng cứng nhờ hàn thêm ống nối có miếng đệm một phía ở mặt trong hay ngoài [Hình 4c₂]